Исследование структуры ламинарного диффузного двухфазного факела тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.17 ВАК РФ

ß Одф^Ья ¿ВРТЖ.т УН18ЕРСИГБТ !н L I КЕЧЙКСЭА

Из правах рукспксу

ПОЛеТАЕВ Никола !ванович

УДК 535. 46

Д5СЙДЗЕННЯ СТРУКТУРИ ЛАНШ^НОГО /¡ИЭУЗШНОГО ДВОХФАЗНОГО ФАКЕЛУ

Споц!альшсть 01.04.17 - Хнсчиа Ф!зика, в тсяу чиол1

\

Физика гормня та вибуху

Автореферат дисврпцИ на здовуття эчвного сгупеля кандидата сйзико-математичних науг

Одеса1993.

/

Робота викслана в Одесскому державному ушворситет) 1м. I I. Нвчн1кова.

Наукоа! кершники: кандидат 'Ызико-матвматичких наук, старший науковий сп!врю41тник Вовчук Я 1.

кандидат Ф1зико-катематичних наук, доцент Флорко О. В.

ОЫц!йн! опононти: доктор тахшчних наук, проФесор Христич В. А.

кандидат техЫчних наук, старший кауко-вий сгпвробгтик Чмель В. Н

Головка. оргашзац1я - в!дд1лення високотенлературного перет-воренкя ене-ргИ ¡«статуту проблем енерго-сбар)гання АН Украши <1ПЕ, н Ки1оЗ.

Зажнет дисертацй ЕВДбудеться року

о ^ годин!' на зао!дани! слёц;ал:зовано! ради Д 0(58.24.03 з йзи-■ ко-натеиатичних наук (фзика) в Одеському державному ушверсите-п <2^0100,. Одеса, вул Летра Великого, 2>.

3 д.*сертац1ею мюжливо ознайомитися у науковй б1бл1отец1 Оде-

ського державного университету. " - ... *

Автореферат рогклано " " 19?Зроку.

Вченийсекротар : спец1аЛ13овано! ради, канд^ат ..

Фиико-натематичних наук, доцент ■ СЕ Наргашук

и

загальна характеристика роботи

Актуальк)сть тони. В остгнн1 десятир!ччя в структур! пально-' го, яке використовусться в теплоенгргвтиш, ав)ац{йн)й та ракетн1й т«хтц1, нових областях хМчно! технологи все б1льиу питому вагу отримухггь порошкопод1бн! тверд1 палива. Ця сбставина, а тако^ питания забезпечення похоже- та вибухобезпечност* технолог1чних прочее ¡в та виробництв, що використовують порошхопод1бн! ' матер1али, потребуе по-альаого розвитку теоретичних уягпекь про горшня дис-лерснчх систем зокрема, теорП ди4>уз:йних двохоззних Факел1в, як кайбшьи подаренного в еноргетищ способу оргаЫэаиЛ спалюван-ня дисперговзного в газ: Едкого або твердого порошкопод1бного палива.

Потреба в дослшженн! лакучарних дифузМних лоохФэзних «ако-Л!в (ЛДД?> у значшй мр! лов'язана з технолопчними застссування-№ горшня, напА.кслад, методу прямого отримання оксид;в рЬннх ме-тал13 в лаЫнаркому двохФэзному Факела Ш*й метод, який названо газодисперск.»м синтезом (ГДО, дозво.'-пе а безперервному ре.тами сгр-рнкузати унЬсальш за сво!ми властивостями порошки оксид;в будь-Я'сих кзтал.'в, для яких мохгнво створити ламмарннй дзохфазний факел. Причо.чу, як 1 в тенлоенергетиф, наиб!лыи персп&ктивним для технолопчних шлей е використання х ¡алчного реактооу на ссноз! ЛД®, тому ко диФузШний принцип спалкзання яальмого забезпечуе каксимальну безпеку та нэд1йн)сть техшчних пристрсйв.

Зараз ЛД55 дисперсного пального аиочений духа мало. В1дсутн1 надМн: експериментальнг дан! про . структуру ЛЛЛ5 та.-и' за¿е.ъЫсть Нд параметре газозевису та скислювчсго газу, нз.чэе теоретичних моделей, ях! врэхсвують особливосп дисперсних систем, Ыдсутня шфорнзц!я про структуру зоил горшня ЛДПР твердого пального, нс-иа К,остов1рннх знань про можлиысть застосунання .':ибре розаинутс! то-срп газоэих Факегеы для аналЬу гср'мня дисперсних систем.

гам м чином, запита практики спалкеанкн те»}рдого диспергованого пал >ного як и ¡снуют? та к \ у перспективных енергетачних пристр-.'чх, розрпбка нозих тишв пропчнкх /.вохФ^знкх реа.'<тор!3, як; працюють у верхньому температурному режим:, нзспйио потребу-:оть бмыа детального виачення ЛДД5. Тому проведения теоретичних та експерикентальн!« дослдаень в дьому напрямку е актуальною задачею як в прикладному, так 1 в науковому вщкощеннях.

Мата роботи полягала у виявленш' головни--- ^¡эичких законом)р-ностей горшня газсзавису твердих частой пального, ио попередньо

не перекшании з окислввачем в двохФзэ.чому Факел!, теоретичному та експеримен'гальнсму дослШженн! етруктури ЛДЩ> дисперсного пального, тобто дозжини та Форми Факелу, рад^альнях та аксиадьких розпо-Д1Л1В температуря та концентраций кондексован^. ! гаэово! фаз I Еивчекн! процес!в, ао про-лкакггь з зон! «¡м;чно1 р^зкш Факелу, а та кол V встаноэленш зь'язку мж макропара"'этрами ¡ничного реактору на осисз! ДДДЭ л зрактеристиками конденсованих продуктов гортня.

Каукова новизна. Методом голограФ!чно! ¡нтерферометр!! вперше отримана кшьк:сна шФормац!я про структуру ЩИДЬ, виявлено I пояснено наяв»|\;ть плато, на рад1алъник розподиах температури газово! Фази. Вгераэ показано, зд> в зон! горшня ЛДДЭ др'.бш частки алш» И;» <с1~5 мш-0 горять ¡ндявшуапьно в дмфуз;йному реадю. Визначен! температури конденсовано! та газсво! Фаз в зон! горшня. Запропо-нована на", ¿матична модель ЛДДР, яка врахоеуе головну особливкг'ть Г0Р1ННЯ газозавису у Факел! - вшсутшсть диФузи пального назуст-Р1Ч окислюючому газу, Вперше проведен! експериментальш дослшжен-Ня впяиву ре»1мну.х параметр® х!М1чного реактору на основ! ЛДД5 на властивосп конденсованих продукта горшня А! та показана ста-л:сть характеристик цьчьозого продукту по вшношенно до вар!ацп иих паракетр13.

Практична щкнлсть. Огримзш експериментальн! та теоретичн! результата мэжуть бути використаш для розрахунюз резнях техшч-нкх лркотро]"в, що застосовухтгь диФуз!йний принцип спалюваннн дис-перг-овзного в газ! пороакопоабного пального, На !>, основ! розроб-лено лаборатории* технолопчкий регламент отримання методом ГйС Ультрадисперсного порошку оксиду алюмЫт Створена експе^имента-яьна установка викоркстовуеться як яабораторний вар1ант технолоп-чни установки (продуктивностью бшя 1 кг/год>, яка дозволяе наро-бляти длл вклробувань, атестацй та маркотгнгу досл1дга парт:! ви-сокочистих, ультрадисперсних оксидов иатал!з сФерично! Форми, I в шй якост! ноже використовуватися у дослюному еиробницти. '

'В дисертацП автор аахищае:

1. Огсорений експерименталь^ий стенд для одержання I диагностики лан'нарнкх двоХФазних пламен дисперсного пального ! нароб1т< ки дослмних партй окскд1в катал1в.

- ' 2. Тесрети'м! -результату досл1джения впливу основних параметра газозавису часто« пального та пальника на структуру ЛД® -доз-жину ! Форму Факелу, поьедЫку характеры« величин у рад!альних та акс!аг.ьних поретлн^х факелу, основн! характеристики зони горшня.

3. Результата експериментальних досл!джень теплово! структури ЛДО? ¡ детально! структур» його зсни гор!ння.

4. Результата робота по выявлению вплизу паракотр1в личного реактору на- баз1 ЛДД5 на дисперсш ra Фазоз! властивсс-ri оксиду ал^ммю.

Апробзц1я робота. Результата роеста допоЕ!дались та сбгс-орю-еались на I ¡ III f-Ежнгродних сем'нарах по какгоскол!чн.'и кшетиц! та xiMÍ4Hírt газодинамщ <н Алма-Ата, 1934, 1989), X №тародному CHbtnooiyMi по rcpiHHio та вибуху (Черноголовка, 1992>, Другому М1ж-народному cnKno3Íy«l по cnet 'альним пальним СЛампольдхауЗон, Гер-кзн!я, 1991), Н1жнародн»Ч HOHcepeHuiJ по горотню <Москва-СаВкт-Пэ-тербург, 1993J.

Пуал! кап i 1. По тем1 дисертацп опубликовано 5 pcSIt.

Об'ем та структура дисертапп. Дисертаиш загальним об'емом 165 машинописннх с торшон склаязеться з вступу, чотарьох роэдМз, shchoskís, списку л^тератури, я.чи:'; вкпючае 86 найме.чувань, 5 тзб-Лйць та 42 pi' унк1в.

ЗМ1СГ РОБОГИ

У истул) обгрулговаж ак'ту»льн)сть та практична ц!нн)сть роз-глянуто! в робст проблема, сформульована к*та яосгеджзнь.

У пертону роздал} приведено ллчгратурнкй огляд, прасвячений теоретичним та експариме.чтальним дсслщженн.ям ламнгрних гагсвкх ) дзохфэзни.ч пламен, викладзються голозн) задач! дссл!джеь. я.

Другие розд i л n¡-лсзячено олису експерикект льнсго комплексу для отримання та дослдаенмя двохс-азних <ракелш дксперсисго паль-ного, кэтодик EHHfpis голоеких napaneTpis реагентов та характеристик продук-пз гср!ння, гологрз<Ячно! та спектрально! апаратури для д;згнсстики полум'я. •

Головн! елененти ёкспериг.ент-пьного комплексу призедеш на рисунках 1-3.

Установка "пплозий" пальник <рис. 1) доьзоляе отримузата стг-híohsphí лагдк&рн! дбохфэзн1 Фзкели i. складаеться ¡з двсх бстгнов-лених вер?™кальйо коакс!альних трубок <1, 2) д'акатраки 0.03 м i 0.024м, В!дп031днс. По внутр!шн1й трубц! подавалось дисперговано в (нертному ra3i л а льне, а по к!льцевому проижку мя трубками -оки-слюючий газ необх1дного складу. Рухома трубка f3> з кол1бденового скла захишала факел ч]д зовн!шн:х збурень п!д час фото- i ¡ciHope-ricTpani! та спеклральних досл!джень.

- б -

Э _3 . С3на С2

? 6

-и—

£3

VI

Б ?

Рис. 1. Блок-схема експеримента- Рис. 2. Пришипова схема голо-льно! установки "пиловий" пальник. графимого ¡нтерферометра.

1.6

1.2

С 0.8

0.4

> /

/ /

2 ■X

1.00 0.15 0.30 0.45 0.60 1/«

Рис.'з. йг^к-схена спектрального Рис. 4, Довжина ламшарного комплексу. дифузйного Факелу: 1 - ЛДДК;

2 - експеримант, 3 - ЛДГ®.

Стэцюнарний noTÍK газозавису члворкеався розробленом оригг-нальною системою подач! та розпилу поропку <55, ; :а дозус та дез-аграгуе частки пального в широкому д!апазош po3MÍp¡3 CÍ + 10 мкм) ' практично необмеа^ний час i забезпеч^ поспину в'.прату газозавису з масовою концентрац!ею неталу вш 0.03 до 0.3 кг/м3.

Як пальне використовувався промисловий порошок алюк1н!ю "арки АСД-4 Сосноэн! кокенти роэподиу по розкрзм ча^тс-к л1:<с1>>»4.8мкм, <!ÍJ>i/Z-5.24 мкм, <(13>1/3-З.?4икм> i Фракшя псроску алюмМю. <d>~ 14.6 мкм. ОЗ'емн! витрати газозавису i окислюючого газу регулюза-лись кранаи'. <6> ¡i контрол: эались стандартними ротаметрами <7). Мзсова концентрация пального визначалась методом acnipauíi ncpomcy • на ф:льтр С8>. Пропан-кисневяй пальник <У) правив для стабШзацП Факелу в початковий момент.

На ркс. 2 наведено принципову схеку гологрзФ1Ч -ого ¡нтерферо-метра, який використовувався для визначоння температурного поля ЛДДЭ алвкшкз. С-.^ма sidpana "а баз! ceptonoí ¡кпульсно! гологра-Ф'.чно! 'установки У1Г-1Н. i ззбезпечувала отримання ¡нтерФерограм Фазових о5'ск-..з кетодом двоя експозиц!Г'

Для стаорення bítoic опорного . г предк&тного пучк1в використо • вували^я • сер.'йш делектричш дзеркала <1~4), лизи <5, ó), Фото-сб'сктиви (7, Ю i д;афрагни С9-Ш, як] оабезпечували робоче ¡нтйрФйрометра ~50 мм. Для реестрацП ¡нтерферограм виксристозуза-лася чутлива голограФ1чна Фотопл1зкз СГ~<5?'3.

Спе.чтральш дс^лшжзння ЛДД® алкяфиа проводились по неперер-внэму. атомзрним та молекулярним спектрам. • Блок-схема спектрального комплексу приведена на рис 3. Атомарн! i молекулярн! спектри випром;н:-сзання реестру .залися приладои <7>, ¡да буь ьиготозлений по схем; 4spH¡-Typ.iepa С тип НС/Р, який дозволяв рсеструаати вкпрси-кюзання s диапазон! дов.чшн хуиль ^,=60.25-0.8) ккм з спектральним р-лдшенмям Я»5С00-10000. Кеой*х!дна область спектру устазлюзалася попоротом диФракщйно; рештки С1200 ат/мм). Еирину сканусмо! об-лзст! г'.сшг :ао було зммзззти в fliai ззош довели хвйль Я"С5~200>А°, а частоту >:л1дувакня - до 100 спектр1з а секунду.

Прг-'ая.Сй) на casi • шперференц:йннх климз використовувався для дЬгностики Факелу за неперервнии спектром в д.'алазога дозжин _ хвмль Я--С0.4-!.о икм OSeprooi ттер4>еренц!йш клини дозволяли репструвэти до 103 споктрт у секунду. з спектральннм роздшеь.;ям R»20-60. Запсс рад1альнях розпод!глв свпт.ових питок:в факелу oflii'icHiosascn за допочогою дзеркал С4,5), ¡so коли^алися за пилкопо-Д1бни1>! законом. Реестрування спектрщ з екран!в осцилографЬ * (8,9)

здмснкгаалося допомогою чшокакери та Фотоапарату.

Для вловлення к-Фази продуктов "орЫкя викорисюэуоалася ком-бш?"1я ¡нерцшного (циклон)' и Фшътрашйного (сукняний Фмьтр) пиловловлювачш. Таке слолучення забезпечуе практично 100Н вловлення пилу I иожлизють 1>ракц!онування в1дбирасмо1 п^оби.

У третьому розд!л1 приведен! система р1внянь теоретично! мо-дел! реактора рад!алького перемшування, метод п р!шення, результата теоретичного аналЬу та числоаих розрахунк!в структури ЛДД5.

Для запису истеми р:внянь використан! сл!духм! основн! спро- . шуху-н поипущення:

1. Биааалось, до шэидкосп суг.утних потошв ршн! 1 поспйн) по г.еретину ! вздовж Факелу; густини гаэ!в, коефкценти. б!нарно[ дифузн газ1в ! температуропровиносп р!вн1» пос-пйн! 1 не зале-жать в!д температури ! складу газово'1 Фази, I, кр'1м цього, частки повн!стю захоплюкггься потоком.

2. Частки пального реагуить гетерогенно, макроскошчна .швид-к!сть реакцН на !х поверхк! аалежить як в!д шнетичного, так - 1 диФузйного Фактор!в; число нол1в. газу шд чао реакци не зм!нюе-ться; температура продуктов гормня дор!виюе температур! газу.

3. Полум'я тепло!зольоване; випромнюванням вщ часток- иожна з.чехтувати. Система "газ-частки" ойисуеться в двохтемпературному наближенн!. ■ •

3 .. .--ахуванням цих припущень система р;зняИь, ф описуе, стащ-онарно горшня двохФазного стуукешо, мае вигляд:

' 4

- - геурогу <1>

■ |;[уиср„+ск)с;,тс] ^ > + с^Г^У + с?ТрГ2'„'Ро1у

о крайовими умозам

' х - 0: 0 < у < Ки р0» « 0; С* ~

Й1< у < Кг рог - С£ - 01

Т£ - срсу>; . Тг. - Те;

ЦСу> - Т° 3*3» О " 0.005-т0.01

х > 0: у - 0; у - Ег;

ду ду <3y <?y

Тут. у, x - рад; льна i- акс1алвна координата; и - квидю'сть газо-вг -о потоку; Сс> ро„ Ck - MacoBi концентраци пального, охислюва-ча I к-Фази продуктов гор!ння; Тр я Tg - температура дисг. рско! Фази i газу; S-ílCr^-N - поверхня одиниц! об'ему -азозавису; N- чи-ело часток в одиниш об'ему газозавису; гр - рад!ус часток пально-го; W"ft'P/U •()) - константа макроскошчно? ■ швидкост* хмчно! ре-акц11; k'hg '«/xpC-E/RTp) - константа швидкосп xímí4ho¡ реакцН на noBSPXHi часток; I <j.-hg/Tp - кое-кц:енти масообмшу i теп-

лообьяну для частое; De - хоеФадснт бтарно! дифузП окислювача в ¡нертному газ!; ре - густина газу, Ri, R2 - pafliycn внутршньо! I 3oBHÍBHbo¡ трубок пальника; ср питома теплее мн:с.о газу i х-Фа-зи; q- тепловии еФехт xím¡4ho¡ реакцц; f - масовии стех!ометрич-ний коофвдент. Фунхшя (f(y) ¿-<дае rayccís проф:ль температури газу на 3p¡3i пальника, необзидний для имшгав^ння пронесу горшня.

Система р1зкянь С1> перед ршеш.-.м приводилась до безрозм!р-ного ^игляду. .Як ~езрозм1рн1 залежш 3m¡hhí було. вибрано слщух. il величини:

с« - ^ , в, - , 8е - ' 9> " ^^ . сз>

pos Cf т- d-Te

до Tad - ад1абатична температура гор:н-

ня CTex¡OMeTPH4HO¡ сумш охислюхзчого газу i газозавису часток пального в шертному r=>3i, i T)->ct>g/R*u - б«эрозм1рн1 рас!аль-h-i i акс1альна координате, в!дпсвщно.

Система р[внянь <1> з крайовими умовами <2) розв'язувалася чисельним методом.

Розрахунки показали, ко вигорання газозавису • вщбувает^я у зовн!шньому диФуз1йному • режиж. При цьому штегрэлы.; характеристики Факелу Сдовжина, Ферма), його теллоза i кок ,ентрац1йна структура <за гиклмченням тонко! -¡они гор1ння> залежать вш режиму горшня <диФуэ!йк.>го або к1нетичного) та posMipy шдивщуальних часток пального, д!йсно! кшетики xímí4ho1 реакцП. Довжина Факелу при вШсутносп газоди.чакДчних еФек-пв е Функщею -ольхи концент-pauírt реагента Срс!(, Cf> та po3m¡píb пальника <R2/4.,). Ззлежгасть 6G3po3MÍpHoi дозжини ЛДД5 CTI^hPj/Rjii) . :д вказанних параметров наведена на рис. 4, дв ot-/pOJ1/'Cf[CRs/'R1>í-l] - ьоэфвдснт надлишку

- м -

ькислювача для реактора радшльнсго перемшування. Ь рисунка вид но, до в облас-п значень Л>3+4 довжина Факелу Скрива 1> Т^лЛ/й, < для оС <3 спостер!гаеться вщхилення вщ ше! залежност!, то лоясн» ел» ся вигоранням охислювача в реактор!. Слуш-.сть кодельних розра-хунюв пщтверджуеться наявним; експериментальнимм данями Скривг 25. О-чтьки для диФузтних планок <ЛДГФ> сунарний пота

реагентов до зони горЫ.я б!льший, чин в виладку ЛДЖ> з аналспч-ними параметрами, то довжина ЛЯ® коже значно перевищувати довжина ЛДГФ <кривз 3>.

Основ« в!д.,нност1 мж ЛДДО I ЛДГФ зумзвлеш вщсутнютю ди-Фузи зкспергованого пального назустр!ч газопод^ному окислиаачу Для ЛДДО масова концентрашя пального усередим Факел" не зммюе-ться до повного вигорання газозэвису, ио, як це наявно з рис. 5, призводить до значного росту температури зони горш.чя Сб»> вздовз Факелу О-оива 1), у той час як для ЛДГФ 8С практично не зммюетьс* вздовж Факелу (крива 2). 3 те! ж причини об'емна швидюсть тепло-видмення у зош горшня ЛД05, яка визначаеться ттьки диФуз!йник потоком окислювача до зони горшня, дало змжюеться вздовж Факелу, у той час як для газових пламен ц значения зменшуеться практично до нуля у вершим Факелу.

Структура »они гормня ЛДДФ - « ширина, розпод!л температур-них 1 концентрацмних пол1е газовое та конденсовано"! Фаз у шй -¡стотно залежить в!д режиму горшня окремих чаете к; -1 характеристш дисперсного пального. Для часток, як! горять диФузЫно, !х температура у зон! горшня помтао перевищуе температ ру газово! Фази, а концентрация окислювача поблизу поверхш часток наближусться до

нуля, тобто зон,. горшня такого Факелу складаеться з окремих ¡-ик-

«

. ропламен, ям мають еласш концентрации! та температурш поля. Для кшетично реагухчкх часток ¡х риз1гр:з вшносио газу практично вщеутн"'', а концентрация окислювача бшя поверхш часток 1 у нав-кешишньому середовищ близью I .зона горении в цьому випадку бшьш однородна ' ' "

• Як для диФузшного, так ! для кшетичного режиме горшня часток, прагяжнють .они горшня визначаеться вшношенням шидкост! дифузмного подведения, окислювача 1 макроскошчнс! шаидкозт! хМ~ чно! рег. лдЦ. Масштабом ширини зони реагування Факелу, як ,л."лшзае з .рис. 6, можр служити величина глкбини прониккення окислювача У0, ко задаеться у виг ляд;:

У* - 1 ^ -

2.0

1.5

го

1.0

0.5

0.

•

2 /

а< _ 3 ~ ^ »

1

1.0

О.0 0.2 0.4 0.6 0.8 n/Vt

Рис. 5. Максимальна температура в зош горшня ПШЬ <крив1 1,Э> i ЛДГФ (крива 2.\

h=37.6 mm

15 12

n

о

7 s

еГ >6

3

о

1

У

-У >

У

3 2 4 6 8 10 Yc/R, ' 102

Рис. 6. Залежшсть aUHOCHd шйрини зони горшня Bid гли-бини проникнення окислювачу.

3000 2000 1000

-vj

j

3000 М 2000 н 1000 о

3000

8000

1000

° о 2000

2000

Л

/ • ""■vi

i

шш

Л

}

!

1

N-

. О 2 4 6 В 10 12 14 16 г, mm

Рис. 7. Рад!альн1 розпод1лн там-пэратури газово! Фази для ЛДДО алшМа

4 б а г. mm.

Рис. 8. Форма поверх»! :о-лум'я ЛДДО.

для диФузшного 1 к!нетичного режиме гир!ння, в;дпо: дно.

У четвертом • роад1л! викладен! результата експериментальних дослали ль теплсво! спрук ,ури ЛДД1> алюмш!ю та впливу характеристик хмчного реактору на властивосп конденсовано! Фази продукта горшня, а такс* провалиться зютавленн - експериментальних даних ¡3 теоретичними результатами робо.и.

Методом го«ограф1чно: ¡нтерФерометрЦ отрик .но температурив поле ЛШ> ал»мш!ю (рис.7, Сг-0.33 • 10-эг/смэ, ^-О.всм, Rj.-1.4cm). Характерно» особлив^стю температурних профшей с наявн!сть плато за зоною горшня, яке с эумовленим присутшстю конденс ваних продукте горшнц. и» зЙльшують сб'емний тепловм:ст середовиша. Екс-периментально лштверджено передбачене теоретичною моделлк» збшь-шен.чя температури в зош гор;ння вдовж Факелу (рис. 4, крива 3, 8»-Т/Тт, да Тт«3320 К - максимальна температура у веркииЛ Факелу).

За радшльними прогляни температур. 1 визначен! протяжност! зон гормня «г> и лрогршу (бр> Л/"К> алюм1к1ю. Отримана значеня 1Г-(12.0.3> мм добре згод.-куеться з розрахунковим (з врахуванням .теплового розширення газозавису в зои гоэення мм) 1 пщтвер-джуе висновок про зовшшний диФузМннй режим вигорання газозави-су чаилэк в ЛДК>. Ь^тановлено, шо величини гг I 0р практично не зки»ються вэдовж Факелу. Зютечлення визначеного э эксперименту значения 6р-<Ч-1.5) мм з характерно» довжиною проб!гу випром;ню-вання (1/(73 см) свщчить про кондуктивний мехашзм передач! тепла з зони горшня усередину Факелу, тсбто ^ад1ашйний прогр!в газсзавису для Факелу такого масштабу ( гхтовно малий.

Поверхн! полум'я (рис. 8>, як! влзначено з синхронно! 3 ¡нте-рферо1* рамою ФотограФп Факелу (зона кснденсан!, крива 1) » за ш-пг^Ферограмою, як пов^рхш максимально! темлератури газозо! Фази (крива 2), не зб1гаються, тобто зони конденсацп продукте горЫня 1 ' х!м!чно5 , >еь*иД можуть буш рознесеш в простор!. В той же час поверхн! Факелу, отриман! за 1нтерФерограмою та числових рйзрахун-мв (крива 3) зб1геються досить добре. . . - •

Спектральний анал!з випромшкзання Факелу у неперервнску сгэ-кти показав, пр основний внесок у випромжювання вносить субмк-ронш хастки оксиду алкмшю. За результатам ви№Р1в спектрального коеФодента чорноти Факелу Б, ~/(Л> визначено сорадньсхуб!чний

1/в Л

РОЗК1Р часток оксиду <гэ> =0.05 мкм. Цей результат добре згоджу-еться з даними дисперсного анал!зу <г3>"в=0.08 щн

За рад!альними розподшамм св!тност4 неперервного спектру 8000 А°) вивчено вплив нэ ширину зони гсршня 'ЛДД1> алюмш1ю 1Г ос-

новних характеристик газоэавису - масово! концентраш! I "рзмфу часток пального. Отркмаш результата эздоЫльна апроксимуються за' лежшстю Ip^rpo/y^, що персбувае в "~од| з Teopicw, i служить we одним экспериментальним доказом того, ио вигорання газоэавису час-ток в ЛД05 протжае в зовшсньону диФуз!йному режим!, a nponopuii'i-wcTb lr розмру часток свшчить про дифузйний режим горшня час-ток алюм!н:ю у Фронт! Факелу. Температура конденсовано! Фази в зон! горЫня Факелу СТК - 31501100 К) виявилась .близькою до темпе-ратури утворення At203 (TAi203=3253 К>, a il заложн'ють в!д конце-нтрацп пального .ачно бильи слабкето, чим та яка перодбачуеться ■терм-^динамкою, цо пояснено стаб!л1зуючим впливом на температуру у зон! r-оршня Фазового переходу з утворенням конденсованого оксиду алюм!шю.

Температура газово! Фаг <Tg) в зон! горшня ЛДД5 визначалася' за результатами ei-iMipiB ¡н.тегрально! ceiTHOcii резонансно! лшй алюмшш <X.-3944.0iA°> i BifiHOCHoi ¡нтенсивност! кантов полос АЮ. Вим!ри проводились для Факелу газозави.у часток 'алвммю розиром Гро«2.4 мкм i масов!й концентрат! пального' Cf« 0.4 • 10"3г/см3. От-р^ман! значения шть.'рально! cBiTHOcri резонансно! лшй AI мо>г/ть бути пояснен! лисе у припущена, цо пари алюкшш в зо:и горшня локал13оваш мш поверхнею i ф;-знтом горшня- !ндив:дуально! част-ки. Lie дозволило зробити виенсаок, що частки пального в зон! реа-KU.it горять шдивщуалько, утсорюючи мжропламена рад:усом, що до-р1внюе 2-гЗ pafliycai: часток пального. У цих умоаах температура га-

al

зово! Фази поЗлизу горящо! крапл! металу дор!внюе Т£ »(3290±2С0Ж. Температура газово! Фази, яка визначена по .антаи полос молекулярного с г 1'к тру АЮ склалг Tgl°= С3240+100) К.

Вперие проведен! систе!-1атичн! дослда.ення впливу основних характеристик газоэ эт., - масово! конце- трацй I розк!р> .часток пального, концентрацп окислювача в несучому ! обдуэаючому газах, виду несучого газу - на дисперсш i Фазов! вг стивост! оксиду ал»>-niniia, в встановленим, що у scix випадках б!Л1 ?э ни. 9Г\ продук-лз горшня AI ск^ладають субмкронн! сФ^рично! Ферми час-пси Л1203. Ьс Функщя розподшу по чозм:рам Ыдлягае логариФм^чно нормально!?/ закону, г фазовий склад на 90-95% складаеться о A130S. Впл да перерахоБаних макрояара! -тр!в ЯД«5 на аисперсн! виа-стноост! Л1г03 виявився достатпьо слабким i сводиться головг'м чином до ' яни вуини Сдисперс© ФункцИ г зподшу при прак гично незииному положенн! Ц максимума <dm=0.03+0.06 мкм). Залеаа-йсть , середнього poqwipy часток оксиду в!д пар^гютр!в газоэавису як!сно

- и -

передаеться залежжстю <<!> де - онцентрашя порсЬ

сного к пеню в несучому газ!. ^

Показано, що еФект.лним спосгбом впливу на дисперсний склад продукта горшня с введения в вих^дний газозавис специально п1д1-бранкх «омшок, яга впливають на концен!раа;и зародюв конденссва-но1 фаз и. Це шд-шерджують резу; .»тати дисперсного анал!зу продуктов горшня ЛДДФ, Ц'ч- показан! на рис.9, для чис -то алюмшю Скри-в1 1, 2) I мехагнчно! сумм порошав алюмшш I вуглецю Скрив! 3, 4).

100

ео

X

60

•о ч

Ег. •о

•а ■—"

к

/ /

1 {

1 к1 1

¡1 VI /А 2

-10 20

0°00 0.06

Рис. 9. Розподт часюк оксиду по розмрам для чистого А1 I при наявноепт демдао...

¡нт-.?гральн: розпод;яи:

1 - 100%А1; 3 - 95%А1-*5%С. длФере.чцп'.Н! розпе^тк:

2 - 100%А1; 4 - 95%АЬ6%С.

0.12 0.18 0.34 ики

0.30

0СН03Н! РЕЗУЛЬТАТЫ ! ЗИСН0БКИ

Основт тдеумхи досгадаень 1 результата розрахунк!в, ко ви-конан! в днсертацшн|й работ!, молена узагальичти в слшу«ч;;х вис-н^вках:

1. Розроблена теоретична модель лзмнарного диФуз1йниго двох-фазного < ¡селу, яка врахоиуе дискретм;сгь зоии горшня.

а> Структура ЦЛ/н' визначаеться* процеерм диФузЫного эшауван-ия реагента - газозазис сигорас а зерл-шшьому диоузинсму режим. Вщсутн!ста диФузп диспсргованого палыюго назустр!Ч газоп^дйцз-му ог. ислювачу воде до злачного росту такперачури в зон! горшня и-диах факелу, шо паребувас о дсбртй згод1 з окспериментальними даними. Ро.тии горншя ¡ндивмуальних часток пального в ЛДДЭ практично не впливае на аалежкеть температури зони горшня елд аксь ально: координата, дозжину '! Форму Факелу. Дсвжика факелу визна-чааться -ильки коеФщснтои кадлишеу окиелмвача с(» який е чункЫе»

концентрашй рг ~тент1в I Ыдношення характерных роэм]р|в пальники

б) Структура зони гор!ння ЛДДЭ у значн!й М1р! залечить шд релиму горшня ¡ндившуальни« часток ильного. Пирина зони горшня с Функщею параметр^, як! визначаить мак роек олЫну шаидшсть реа-гування, не зм)нюеться вэдовж Факелу 1 не залежт. вщ концентра-цК окислювача, Масштабом жирини зони реагування Факелу с величина глибини проникнення окислювача, ио задаеться т:льхи характеристиками' дисперсного пального при диФузшному " хонтрол! ШВИДКОСТ! хМчно! реакцН на поверхм! часток, а та кож ктетичники константами - при кшетичьлму.

2. Розроблено I створено експерим&нтальний комплекс, ио забе-зпечуе отримання безконтактну «¡агностику стацюнарного ламшар-ного Факелу газозавису часток Р!зних метал!в.

а> Экспериментально, 'это дом голографчно! штерферометрп, визначено температурив поле ¡эольованого ЛДД1> алюмж!» Для радь альних проФ1лей температури газу е характерним плато в облает! те-мН за зоною горшня Факелу, зумовлене наявнютю в потош конден-сованих продукт!в гор:ння,

б) Передача те п..а ¡з зони горшня в зону прогр(ву диспергспа-ного пального, ширина яко1 в умовах дослшу соадае 6р=С1.0-1.5)мм здмснкеться кондукц!ею, рад!ацЬ'"чий прогр!в газозавису усоредиш Факелу рад!усом йг<1 см нехппвне малий.

з) Температура зони горшня, ототожнена з каксимальними значениями в темпера"-'рному по.тп, росте вздозж Факелу вщ 1^=2600 К поблизу зр1зу пальника-., до -ТГ=3520К в версии! Факелу, ко шдтверд-

жуе передбачення теоретично'1 модель шш ъш значения дакггь 1

а1

спектра пьн! методи вим'оювання температури: ТЬ»С2300-3200Ж, а1о

3290 К, Т6 »3240 К. Координата зони горшня, яш визначен! за ш-терферограмою та чн;...сн13озанс:о з нею прямою Фотогрс-лею Факелу не зйгаються - де .дозволяе, припустити, в» зони х1м!чно! реакцн I конденсацП продукчпв гор1мня в ЛДД1> алюмМю роз"есеш в простор!.

3. Спектральний анал1з випремшювання к нденс. зэ'-лго окису, разснансно! ли..! А1 <\-3944А°> 1 канпв по">с молекулярного спектру А10 СД,-4600Ао-3400А°^ показав, що в зон! горения Факелу крапл! ал»н!|«ю горять 1ндив1дуально, та угеерюють м!кропламэна <г„/гр--2-гЗ:>,

- 4. Ширина зони гор!ння, яка визн ¡©на за дани№ • голограФмнс! ¡нт^рферокетрп 1 ¡з анал!зу рад!альних розпод' та локально! 1нта-нсивноо-п ь перерв! эго спектру випром!нша*. я - !г»<1.0±0.3>мм для ' С^01<10-э г/сн4 I гр»2.4 мжм - вагато менше характерних розм!р;а

пальника, ио св!д 'ить про зовн1шн!й дифузйний релин вигорання га-эозавису часток «г.юмшш в ЛДДХ>,

S. Дисперсний, Х1мчний 1 рентг еноФазний анал!зи ультрадиспе-,х;них порошк1в оксиду алюмМю показали, то характеристики газо-завису I окислюючого газу - дисперсн1сть I концетрац1я часток па-льного, bmict кис ню в супутному потоц! Спри ot>5) - практично не впли^ають «г дисперсний та ¿эзовий склад продукта горшня, що до-сить *ажливо з точки зору тех но логичное Ti методу ГДС-синтезу окси-

Д1в.

Запропоновано метод регулюаання po3Mipis часток п. оду-спв го-. Р1ння кляхом введения в вих!дний порошок спец!ально пЫбраних aotiaoK, як! влливають на величину концентрацИ зародюз к-Фази в зон1 горшня лдда. Пиловий пальник, що входить до складу экспериментального комплексу, може бути використаний як установка для от-римання цшьового продукту - ультрадисперсього порошку А1г03. .

Cchobhi результата дисертацИ викладеы в сл1дукних роботах:

1. Стационарное горение газовзвесей твердых горючих. Ламинарный диффузионный Факел / Агеев Н. Д, Вовчук Я К, Золотко А, Н., Горошин С В., Полетаев Н. И/ -физика горения и взрыва. - 1990.-T.26, Мб. - С 54-62.

2. Vovchuk У. I., Poletayev М. I. A Simplified Model for tha Boron Laminar Diffution Flame//Abstracts. International Symposium on Spesial Topics in Chemical Propulsii n: Combustion of Boron-based Solid Propellants and ¿olid Fuels. - Lampoldshausen, Germany, 1991.

3. The Premised Ajumlnium Dust Flame Structure/ Ageev N. D., Goroshin S. V., Shoshin Yr. L., Poletayev N. I.// Flame structure. - Novosibirsk: Nauka, 1991. - v.l. - P. 213-2)8.

4. The Structure of Diffusion Tvro-Fase. Flame/ Ageev N. D., Vovchuk Y. I., Zolotko A. N„ Poletayev N. I., Shosnin Yr, L.// Flame structure. - Novosibirsk: Nauka, 1991. - v.l. - Р.1Э4-188

5.Спектральные иследования структуры пламени ламинарного диффузионного двухфазного Фахела/Бовчук Я И, Золотко А. Н., Полетаев Н. R, Руденя Ю. А., Флорко А. В.//В сб.: Горение. Материалы X Международного симпозиума по горению и взрыву.-Черноголовка, 1992.