Высокотемпературное окисление, воспламенение и горение частиц твердых топлив тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.17 ВАК РФ

1 7 09 9 0'

Ордена Ленина и ордена Октябрьской Революции Институт атомной энергии им. И.В. Курчатова

На правах рукописи УДК 662.612

ГРЕМЯЧКИН Виктор Михайлович

ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНОЕ ОКИСЛЕНИЕ,

ВОСПЛАМЕНЕНИЕ И ГОРЕНИЕ ЧАСТИЦ ТВЕРДЫХ ТОПЛИВ

Специальность 01.04.17 химическая физика, в том числе физика горения и взрыва

Автореферат, диссертации на соискание ученой степени доктора физико-матекатических наук

Москва 1990

Работа виполлена в Государственном ордена Трудового Красного Знаиенгг научно-исследовательском энергетическом институте ин. ГЛ.Кргигановсгого

Официальные оппоненты:

доктор фпзико-цатеиатическшс неук ЕЛЕЦКИ А. Б. доктор технических наук КЛЯЧКО Л. А.

доктор физихо-иатенатических неук МАХВИЛАДЗЕ ГЛ.

Будущая организация:

Одесский Государственный Университет иа. Я.Я.Мечникова

Защита состоится " ^"ОЯ о//^ 1990 г. в_чес.

на заседании Специализированного совета Д 034.04.05 при Институте атоиноЯ энергии им. К.Е.Курчатова по адресу: 123182, г. Москва, пл. Курчатова И.Е., I; тел. 196-92-51.

С диссертацией иогдо ознакомиться в библиотеке Института атомной энергии иц. Я.Е.Курчатова.

Автореферат разослан ¿п. 1990г.

Ученый секретарь

Специализированного совета Е.Ф.Серик

ц/-:6тгп11

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

ктуальность темы. В технике и технологии существует-ряд

МстСШ&ов, в которых происходит высолотешератураое окисление, 1-------*енвние и горение частиц твердых топлив, в частности,

металлических частиц.

В химической технологии примерами такта процессов являются производство водорода угля териоолислителыши методой, производство хлоридов металлов, используемых для очистка воды и нефтепродуктов»

Значительный интерес к проолеааа воспламенения и горения частиц твердых топлив зозникает при разработке топочных устройств в энергетике 9 а такзе в связи с обеспечением пожаро- и взрыво-оезопаснисги технологических производств.

Ооооый интерес к исследованиям проблем восплаиенения и горения частиц "металлов возникает в связи с их использованием в качестве энергетических досавок к твердый ракетный топлизам, в пиротехнических составах и в импульсных геофизических ЫГД-генераторах. При этом, наряду с определением времени сгорания частиц, для практики существенное значение ииеет определение дисперсности образующихся конденсированных продуктов сгорания, например, для оценки двухфазных потерь удельного импульса ракетных двигателей на твердом топливе.

Использование частиц твердых топлив в технологических процессах и технических устройствах требует детального исследования механизма и основных закономерностей их окисления и горения. Для описания процесса горения частиц твердых топлив в настоящее время широко используется, в частности» теория горения капель жидких соплив, которая требует уточнений и изиенении, прекде всего, вследствие существенно более высоких температур горения твердых топлив и возможности образования конденсированных продуктов сгорания., > Необходимость разработки новых теоретических моделей процессов высоко температурного окисления, воспламенения и горения частиц твердых топлив, описывающих наиболее существенные их законоаерности, определяет актуальность исследований, представленный з диссертации.

Целью работы является разработка теоретических моделей для описания и установления механизма и основных закономерностей

процессов высокотемпературного окисления, воспламенения и горения частиц металлов.

Научная новизна результатов раооты состоит в разработке новых теоретических миделей, учитывающих наиболее суцестЕенные особенности процессов высокотемпературного окисления, воспламенения и горения частиц твердых топлив.

1.Впервые теоретически установлено, что скорость окисления железа в парах воды может лимитироваться процессами массопереноса в газовой фазе, а не 4олько через твердую пленку окиси на поверхности частицы, что позволило описать наолюдаемыя в экспериментах переход от линейного, на начальном этапе, к параболическому закон; окисления ооразца железа в водяной паре.

2. Разработана новая теоретическая модель воспламенения час тицы алюминия, учитывающая возможность взаимодеистзия жидкого алк* миния с окислителей на внешней поверхности пленки окиси, что позволило описать зависимости температуры воспламенения от размера частиц и концентрации кислорода в среде.

3. Разраоотана новая теоретическая модель горения частиц бора в высокотемпературной среде и хлорирования частиц алшиния, учитывающая равновесное, в условиях высоких температур горения, п] текание химических реакции в объеме газовой фазы и на поверхности частиц.

4. Разработаны новые теоретические модели горения частиц алв ииния и хлорирования частиц железа, рассматривающие процесс образе вания конденсированных продуктов сгорания соответственно в предел! но-неравновесном и равновесном речимах.

Результаты проведенных исследований позволяют рассматривать их как основу нового перспективного научного направления; высокотемпературное окисление и горение частиц твердых топлив с учёаоы тепло-лассообыенных процессов в газовой и конденсированной фазах, равновесного протекания химических реакции и образования конденсированных продуктов сгорания.

На защиту выносятся:

х. Теоретически обнаруженное явление определяющего влияния массопереноса в газовой фазе на скорость высокотеипературного окис ления аелеза в водяном паре до вюстита. 2

г. Теоретическая модель воспламенения частицы алюминия, учи-гаагащая возыонность прямого взаимодействия алюминия с окислителем а поверхности частицы и описывавшая зависимость температуры вос-таменения от размера частицы и концентрации кислорода в окру:шю-зй среде.

3. Теоретические модели горения частицы слюминия и хлорири-ания частиц аелеза, рассматривающие предельно-неравновесное и рав-эвесное образование конденсированных продуктов сгорания.

4-, Теоретическая модель горения частиц бора в высокотемпера-П)ноЯ среде и хлорирования частиц алюминия, рассматривающая равно-эсныЯ рек:им протекания химических реакций в газовой фазе и на по-зрхности частиц.

Практическая ценность. Результаты, полученные в диссертации, ¿еют практическое значение, в частности, для

-разработки термоокислительного метода производства водоро-1, в котором осуществляется высокотемпературное окисление зелеза парах воды;

-совершенствования производств хлоридов алюминия и железа ^теы пряного хлорирования;

- позыаекия эффективности использооания частиц алюминия и эра в качестве энергетических добавок к твердый ракетным и другим 1дам топлив;

- обеспечения по'харо- взрывобезопасности технологических эоизводств, использующих газовзвеси частиц ыеталлов.

Апробация работы. Основные результаты диссертации докладыва-юь на Всесоюзных симпозиумах по горению и взрыву, на Уехдународ-IX сшяюзиуыах по процессам горения ( Польша), Всесоюзном совеща-1И по использованию достижений аэромеханики и разработке новых зоблен механики для интенсификации хиашсо-технологических и биоло-1Чбских процессов, Первом Всесоюзном симпозиуме по макроскопичес-)Й кинетике и химическои газодинамике, а тагосе семинарах в Инсти-гте химической физики Ан СССР,Институте проблей механики АН СССР, ютитуте механики МГУ, Секторе механики неоднородных сред АН СССР других организациях.

Структура и обьеи диссертации. Работа состоит из введения, ни глав и заключения.Содержит 266 страниц текста.

з

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении к диссертации обсуадается актуальность проводимых исследований и дается краткое изложение содержания диссертации.

В первой главе диссертации рассматривается процесс высокотемпературного окисления яелеза в водяном паре. Исследование данного процесса необходимо для разработки термоокислительного метода производства водорода из угля. Этот метод включает в себя процесс высокотемпературного окисления железа в водяном паре, в результате чего образуется водород и окислы железа, а также процесс восстановления железа из окисла углем. При этом железо выполняет роль своеобразного катализатора, который не расходуется в процессе производства водорода.

Прежде всего рассмотрены два возможных диффузионных режима окисления плоского образца железа: режим, в котором скорость окисления лимитируется диффузией окислителя в газовой фазе к поверхности образца, и режим, в котором скорость окисления лимитируется диффузией атомов железа через пленку окиси на поверхности металла. В предположении об изотермичности процесса окисления (что справедливо, так как тепловой эффект реакции взаимодействия железа с водяным паром тал) ] были рассмотрены нестационарные уравнения диффузии окислителя в газовой фазе к поверхности образца и атомов железа через твердую пленку окиси на поверхности железа. В результате были вычислены скорости окисления железа в каадсм из рассмотренных диффузионных режимов , определяемых соответствующими диффузионными потоками.

Практически должен реализовиваться тот диффузионный режим окисления, скорость в котором наименьшая. При сравнении скоростей окисления в рассмотренных диффузионных режимах получено соотношение, разделяющее условия существования каадого из них:

где _Х) и Х)^ -соответственно коэффициенты диффузии окислителя в газе и атомов железа в вюстите, ~р и * -парциальные дав-

оО-

ления паров вода в окружающей среде и равновесное у поверхности

зелеза при заданной температуре, i0 -общее давление, JULс и

-молекулярная аасса и плотность вюстита, éf -параметр, зависящий иг разности концентраций атомов железа на внеинеа и внутренней поверхности пленки окиси, для определения которого получено трансцендентное уравнение, из которого следует, что при разности относительных концентрации атомов железа на пленке вюс-тита 0,025* á = 0,03.

Кривая, разделяющая области условий существования диффузионных режимов окисления'-желе за в парах воды через газовую »разу (I) и через пленку окиси на поверхности .металла (j.1),. предсгазлена на рис.1 в координатах: логорифм отношения парциальных давлений паров воды и водорода в окружающей среде - температура.Пунктирными кривым:: на рис.1 выделена область термодинамических условии образования вюсгита при окислении яелеза з парах воды.Как видно, область существования диффузионного ре.иша окисления яелеза в парах воды червь газовую фазу вклпчает иирокий диапазон, условий окисления, реально осуществляемых на практике и в эксперименте.

Существование диффузионного рекииа окисления яелеза в водяной паре через газовую фазу, при образовании на его поверхности вястита, связано с высоком проницаемостью вюстита для атоиов железа. как показывают экспериментальные данные, имеющиеся в литературе, коэффициент диффузии атоиов яелеза в вюстите на 4 * Ь порядков больие, чей коэффициент диффузии других атоиов металлов в их окислах.

В литературе при экспериментальных исследованиях зысокотеипе-эатурного окисления железа в водяной паре было обнаружено наличие хвух стадий процесса. На начальной стадии наблюдается линейный )акон окисления,при котором скорость процесса не зависит от тол-даны пленки окиси, образующейся на поверхности металла. При даль-:еййем окислении железа наблюдается переход к параболическому загону окисления, при котором скорость процесса обратно пропорциональ-:а толщине пленки окиси, tí диссертации существование линейного акона окисления частицы железа на начальном этапе связано с тем, то скорость окисления в этоа режиме определяется процессом диф-узии окислителя к поверхности частицы.

В предположении о квазистационарности распределения кокцен-

Рио.1. Кривая, разделяющая условия существования диффузионных режимов окисления железа в парах воды по газовой фазе (I ■в через пленку окиси (II), в области термодинамических условий образования вюстита, ограниченной пунктирными кривыми.

граций в газовой фазе вокруг частицы железа получено решение уравнений диффузии и вычислен поток паров воды к поверхности частицы, определяющий скорость окисления на начальном этапе. При этом предполагалось, что в силу диффузионного, по газовой фазе, рехвда окисления соотношение концентраций паров воды и водорода у поверхности железа будет соответствовать минимально возможной величине.

Поток атомов, »деза через пленку вюстита на поверхности железа определяется выражением

где -безразмерная толщина пленки окиси, ¿л -отношение

коэффициентов диффузии атомов железа через пленку вюстита. и экислителя в газовой фазе, (¿в - ^' ) - разность концентра-ХйЯ атомов железа на внутренней и внешней поверхностях пленки зюстита.

В процессе роста толщины окисной пленки при окислении кон-дентрация атомов железа на внешней поверхности пленки окиси юлет меняться таким образом, чтобы в зоне реакции на внешней юверхности пленки окиси выполнялось условие стехиометрии логосов окислителя к поверхности металла в газовой фазе и атомов же-геэа через пленку окиси. Уменьшение концентрации атомов железа

2" будет происходить до тех пор, пока эта концентрация не [остигнет некоторого минимального значения. При дальнейшем уве-шчении толщины пленки окиси на поверхности железа скорость его исисления будет лимитироваться диффузией атомов железа через ленку окиси и, следовательно, закон окисления частшда железа удет параболическим.

Приравнивая потоки атомов железа через окиснув пленку при инимальном значении 5?' и окислителя к поверхности железа в азовой фазе, определим максимальную толщину пленки окиси, обра-овавшейся в режиме линейного закона окисления на начальном эта' я. Г с-е^ Л"*

Отсюда, зная скорость окисления железа, определяемую даф-уз ионным потоком окислителя в газовой фазе, найдем время су-эствования режима линейного закона окисления, а также степень га слеши частицы железа (о (долю окислевтейся массы частицы) а начальном этапе окисления.

При параболическом законе окисления уравнение для толщины ненки окисла на поверхности металла имеет вид

№ ¿7 = -безразмерное время, 12.3^^/^у!?"*'

Интегрируя данное уравнение с начальными условиями С. -

, = > определим зависимость от времени тол-

щины пленки окиси, степени окисления частицы яелеза, концентрации паров воды у поверхности хелеза и других параметров.

Время окисления частицы зелеза мо:хет быть найдено из условия полного окисления частицы железа ( С" = I ) или из условия достижения концентрации паров воды у поверхности частицы верхней границы области тернпдинамических условий образования вюстита в процессе окисления >келеза в парах виды при заданной температуре (Рис.I).При образовании на поверхности хелеза иагнетита скорость окисления резко замедляется, так как коэффициент диффузии хелеза в магнетите значительно меньше, чем в вюстите.

Таким образом,в первой главе диссертации дано описание обнаруженного явления существования диффузионного, через газовую фазу, режима окисления лселеза в парах воды и определены условия реализации этого резина,рассмотрен процесс окисления частицы зелеза и показано, что линейный закон окисления, наблюдаемый в экспериментах на начальном этапе окисления, связан с диффузионный, чере: газовую фазу, ре.ашом окисления частицы.Определены зависимости времени существования режима линейного закона окисления, времени окисления частицы ¿елеэа до влетита и степени окисления от состава и теыперах'уры окисляющей среди.

Во второй главе диссеоташш рассматривается проблема воспламенения частицы алюминия. Первоначальные исследования этого явления показали, что воспламенение частицы алюминия происходит при температуре окружающей среды порядка температуры плавления окиси алюминия. На основании этих наблюдений оыла построена простейшая теория воспламеняя частицы алюминия, в которой за время воспламенения принималось время ирогрева частицы до температуры плавления окиси алюминия. Последующие исследования показали, однако, что для мелких частиц алюминия ( < 20 микрон ) талпература воспламенения ноает быть значительно ниде гешератури плавления окиси алюминия. Для объяснения этих результатов в литературе била разработана теоретическая модель, в основу ошгорой било лалонеио предположение о том, что аморфны!! окисел на ноиорхпооти частицы алюминия не обладает свойствами, но в процессе ноаьшелин температуры этот окисел мо;хет кристаллизоваться, а кристаллический ошь-ел ухе ооладает защитными ивойстлаии. эта

теория, при соответствующем подборе эмпирических параметров, описывала наблюдаемые экспериментальные результаты, но, как указывалось в ряде работ, кристаллизация окиси алшиния, хотя я имеет ыеото при нагревании, вряд ли молят оказывать существенное влияние на процесс воспламенения. Бмо показано, что при резких, логарифмического типа, законах окисления алшинвя теория гетерогенного теплового воспламенения также описывает экспериментальные данные, поэтому нет необходимости вводить в теорих) дополнительные предположения типа кристаллизации окисла. Следует отметать при атом, что законы окисления алшиния более сильные, чем параболические, не наблюдаются. Таким образом^теория воспламенения частицы алшиния, необходимость которой определяется потребностями развития техники в технологии, в настся-цзо время далека от завершения.

В диосертации сформулирована новая модель процесса воспламенения частицу алшиния, а которой учитывается тот факт, что коэффициент объемного расширения алшиння Ори нагревании примерно в три. раза выше коэффициента объемного расширения окиси алшинвя. Учет этого факта дает основание полагать, что в процессе нагрева частицы алшиния окпсная плошса на ее поверхности растрескивается под действием внутренних напряжений в жидкий алшиний выходят на внешнхяэ поверхность окисной пленки, вступая в непосредственное взаимодействие с окислителем.

Для описания процесса воспламенения частицы алшиния рассмотрены нестационарные уравнения теплопроводности внутри час-тих» ( у 4 I )

ЪО —

ir = f ъу

я стационарные уравнения теплопроводности в диффузии в газовой фазе ( ^ Ъ I )

з начальными в граничными условиями: 6» =0, ст = 0, 2 = = Zoo i =0, BS f ъ-у =0; ^ «I. 9 ш

= &, , г- 2е ; ? = ««, ¿? =

» , где $ = ( )/СТ„ - То } -тем-

пература, обезразмервнная на разность температур ппавления окиси алюминия и окружающей среды, -относительная массовая кон-

центрация окислителя в газе, ^ = г / -координата,

'с - "Ь'де.т / -время, = ¿4> -ско-

рость стефановского потока у поверхностл частицы.

Квазистационарность распределения температуры и концентрации в газовой фазе связана с условием малости характерного времени температуропроводности газовой фазы /2,3" / Э2- , по сравнению с характерным временем температуропроводности конденсированной фазы Я- / об*, и временем процесса воспламенения.

Кроме начальных и граничных условий рассматриваются также условия сшивки решений на поверхности частицы алюминия

где = ^ / -отношение коэффициентов теплопровод-

ности в газе и алюминии, & -тепловой эффект реакции взаимодействия алюминия и окислителя на поверхности частицы.

Мокно полагать, что скорость химической реакции взаимодействия алюминия и окислителя не зависит от температуры, так как урове!: температуры протекания реакции ( 2000 К) достаточно высок,

а энергия активами реакции мала, косвенный основанием чего мохет служить тот факт, что при взаимодействии алашшин с хлором , когда на поверхности металла не ооразуется конденсированного окисла, препятствующего протеканию реакции, анергия активации составляет всего 2 ккал/иоль. В этом случае скорость гетерогенной реакции определяется только концентрацией окислителя у поверхности частицы.

Из решения приведенной задачи определяются зависимости от времени температуры поверхности частицы алюминия массы окиси алюминия,образующегося на ее иоверхносги. Следует отметить, что при образовании окисла на поверхности металла защатиая пленка образуется только при накоплении некоторого критического объема окисла.

ю

Таким образом с одной стороны на поверхности частицы происходит накоплошю окиси, которая при некотором критическом зе объеме образует защитную пленку, с другой стороны темпера-гура поверхности частицы возрастает со временем и мошт достигать температури плавлешш оплела. Если температура частицы постигнет температура плавлв1шя окисла раньше, чем на поверх-1ости образуртся защитная пленка окиси, то произойдет воспламенение частицы алюминия. Если раньше образуется задапшй слой зкпела, то скорость окисления и, следовательно, скорость теп-ювыделения резко снизятся. Лаппое условие воспламенения час-гивд алилпшя является, конечно, только достаточны!.!, таге пак юслэ образования на поверхности защитно;} плетя окиси ее вос-1Л2х.:ененив все та мо;глт произойти посредстве«.! окисления агами -гия через пленку окиси.

Принимая критическую толщину пленки окисла около 2-10~^м, сто соответствует реально наблюдаемым на поверхности алшиния толщинам плепкп, и вычисляя константу скорости гетерогепной ре-аецга в соответствии с частотой соударений молекул окислителя ! поверхностью, определил зависимость температуры восгоюмене-шя частицы адалишт от размера частицы и от концентрации окис-гателя в окружающей среде. Проведенное сравнение расчетных ре-:ультатов с имеющаяся в литературе эксперпиенталышгли данными юказызает их удовлетворительное соответствие.(см. рис. 2 и 3).

При выполнении условий воспламенения температура частицы лшшшя достигает температуры плавлешш окиси алаашия к в дльнейшем температуры, близкой к температуре кипения. При этой ачпнаотся интенсивное испарение металла с поверхности частицы ; взаимодействие паров металла с окислителем в газовой фазе, родуктом сгорания частицы аламинпя является конденсированная кись алшиния, которая ыоагт образовываться как вокруг части-* Ы, так и на ее поверхности. Так как окись алшиния в газооб-т. азном состоянии не существует, то молзю полагать, что процесо бразования окисла вокруг частицы происходит путем химической оядепсации, начинаясь образованием зародышей конденсированной азы, состоящих из молекул металла и окислителя, и продолжаясь а счет гетерогенной реакции на поверхности зародышей конден-ированной фазы.

Скорости копденсации и зародышеобразования, вообще говоря,

11

А5оо

450*3

5оо

А

¿мк

ю

¿о

}о

ко

50

Ржо. 2. Зависимость температуры воспламенения частицы аяшивня в воздухе от диаметра частица.

Моо

1

V

В А, А А

0.1

О.Ч

Рио. 3. Зависимость температуры воспламенения частицы алгми-

ния диаметром 20 мк от концентрации кислорода в среде.

;ильно зависят от величины пересыщения. Однако, если процесс (оцденсации протекает в предельно-неравновесном реаиые, при больших величинах пересыщения, можно полагать, что скорости сонденсации и зародкшеобразовдния от пересыщения не зависят в шределяются частотой столкновений молекул газа соответственно

> поверхностью частиц окиси и между собой. Б этом случав скорости процессов конденсации и зародышеобразования будут

Ч> - • ^ = ^ рЧ

яе 2. и -соответственно относительные массовые кон-;внтрация паров частицы и окислителя, ,5 -удельная (на еди-ицу объема) поверхность образовавшихся частиц окиси, р -лотность газа, Ч. -число частиц окися в единице объема, 1С±.

-константы скоростей, которые предполагаются не зависящей от температуры.

Предельно-неравновесный режим конденсации при горении астица металла может осуществляться в том случае, если потоки онденсиругаргхся веществ в зону конденсации будут значительно эльше скорости конденсации. Такая ситуация осуществляется при зрении достаточно мелких частиц, когда диффузионные потоки, об-1тн0 пропорциональные размеру частицы, достигают больших значе-1Й.

Для описания процесса формирования зоны конденсации вок-гг горяшей частица металла рассматривается система отационар-уравнений диффузии, теплопроводности и неразрывности, а таа-

> нестационарные уравнения образования зародышей кокденсиро-шной фазы и роста частиц конденсата. Решение системы уравнений вводится в предположении о малости характерного времени диф-'зии по сравнению с характерным временем гетерогенной реакции

. поверхности зародышей конденсированной фазы (Я Л'0/&с<.1, :е Жо - р//О^ Кд р/к^З '^-характерная удельная поверх-сть частил конденсата в газе). Граничные условия предусматри-» ят наличие гетерогенной реакции на поверхности частицы алями-я, протекающей с большой скоростью.

Из решения задачи определены зависимости от координаты и емени концентрации частиц конденсированной окиси, а также орости стефановского потока, возникающего в связи с наличием

гетерогенной реакции на поверхности частицу алюминия и образованием окиси алюминия вокруг частицы.

Анализ полученных решений показывает, что процесс формирования зоны конденсации вокруг частицы металла включает образование, первоначально вблизи поверхности частицы металла, максимума концентрации частиц окисла, который, со временем увеличиваясь, двигается от поверхности частицы металла. Кроме этого скорость стефановского потока, в связи с существованием процесса конденсации вокруг частицы металла, уменьшается с координатой и в некоторый момент времени, первоначально на бесконечности, обращается в нуль. По мере развития процесса точка обращения в нуль скорости стефановского потока перемещается к поверхности частицы металла. При слиянии точки обращения в нуль скорости стефановского потока и максимума концентрации частиц окисла образуется стационарная зона конденсации вокруг частицы металла. При горении частиц алюминия диаметром меньше 30 40 микрон стационарная зона конденсации не успевает сформироваться за время сгорания частицы металла. При горении более крупных частиц алюминия зона конденсации формируется за времена значительно меньшие времени сгорания частицы металла.

Таким образом во второй главе диссертации сформулирована теоретическая модель процесса воспламенения частиц алюминия, в которой критическим условием воспламенения считается достижение частицей температуры плавления окисла раньше, чем на поверхности •частицы образуется защитный слой окиси алюминия. Проведен расчет зависимостей температуры воспламенения частицы алюминия от диаметра частицы и содержания окислителя в окружающей среде, которые удовлетворительно соответствуют имеющимся экспериментальным данным. Проведен теоретический анализ процесса формирования зоны конденсации вокруг частицы алюминия при ее воспламенении. Показано, что формирование зоны конденсации вокруг частицы алюминия заключается ь слиянии максимума концентрации частиц окисла, который двигается от поверхности частицы металла, и точки обращения в нуль скорости стефановского потока, которая двигается из бесконечности к поверхности частицы алюминия.

В третьей главе диссертации рассматриваются основные особенности и закономерности процесса гогошщ металлических частиц, обсуждаются наиболее характерные нвлошн], происходящие при го-

реши частиц металлов, дается анализ возможных режимов горения частиц металлов и приводится классификация теоретических моделей для описания процесса горения частиц различных металлов и разных режимов горения.

Наиболее существенным явлением при горении металлических частиц является образование конденсированных продуктов сгорания. С этим явлением связаны такие характерные для горения металлических частиц явления, как дробление частиц в процессе горения, • образование полых сферических оболочек в продуктах сгорания частиц различных металлов и другие.

Экспорименталные наблюдения процесса горения частиц металлов показали, что образование конденсированной окиси происходит как на поверхности частицы, так и вокруг нее. Для установления закономерностей процесса образования конденсированной окиси при горении частивд алшиния были проведены детальные количественные экспериментальные исследования этого процесса. Методика исследований предусматривала лазерное поджигание частиц алюминия таким образом, чтобы одновременно с воспламенением частицы начиналось ее падение. Определялся закон падения горящей частицы алюминия, по характеру которого можно было определить интенсивность накопления окиси на поверхности частицы алшиния и конечную массу окиси, накопившуюся на поверхности в процессе горения. Другим методом определения количества окиси, накопившейся на поверхности частицы алшиния в процессе ее сгорания, являлось улавливание-продуктов сгорания частицы алюминия в тех опытах, в которых не было замечено дробления частиц алшиния при горении.

Оба метода определения количества окиси, образовавшейся на поверхности частицы алюминия при сгорании, дали примерно одинаковые результаты. Из опытов следует, что в процессе горения на поверхности частицы алюминия накапливается около 20 % всей массы окиси, образующейся при сгорании частицы. Остальные 80 % окиси > образуются вокруг частицы алюминия в виде субмикронных частичек.

Для установления формы зоны конденсации вокруг частшщ алюминия были проведены экспериментальные исследования горения частиц алюминия в падающей камере,что- устраняло влияние свободной конвекции на форму -зоны конденсации. Было обнаружено, что размер зоны конденсации вокруг частицы составляет значительную

величину ( ^ 4000 микрон) в слабо зависит от размера частиц алшиния.

Механизм горения частиц металлов, образования конденсированной окиси на поверхности частицы, а также структура зоны конденсации вокруг частицы существенно зависят от термодинамических свойств металлов и их окислов. Рассмотрение состава продуктов испарения металлов, их окислов, а такие физических смесей металлов с окислами позволяет более точно сформулировать теоретическую модель процесса горения металлических частиц. Так, например , при горении частицы алшиния с окислом на ее поверхности основными продуктами испарения частицы являются полуокись ало® ния ( А^О ) и в значительно меньшей степени пары алшиния. Это указывает на невозможность существования узкого газофазного фронта химической реакции в газе над поверхностью частицы алюминия,. так как окись алюминия в газообразном состоянии не существует, а реакция с образованием одноокиси алшиния ( А10 ) эндотермическая к мояет существовать только в зоне конденсации, где имеется значительное тепловыделение.

Таким образом образование конденсированной окиси при горении частицы алюминия может происходить путем химической конденсации, предегавляющей собой гетерогенную реакцию между парами частицы и окислителем на поверхности зародышей конденсированной фазы. Зона конденсации представляет собой широкую область, прос тирающуюся на значительные расстояния от поверхности частицы. Образование конденсированной окиси на поверхности частицы алюыи ния происходит за счет проникновения к ней окислителя и гетерогенной реакции на поверхности частицы металла.

Режим протекания химической конденсации вокруг частицы за висит5 преаде всего, от размера частицы металла. Для мелких час тиц, для которых характерное время диффузии /ЗЛ/Х* значительно меньше времени реакции на поверхности зародышей конден сированной фазы, процесс конденсации происходит в предельно-неравновесном режиме. Этот режим характеризуется большими величинами пересыщения, при которое скорость процесса от пересыщени уже не зависит и определяется частотой соударений молекул с поверхностью конденсированных частичек окиси.

При горении крупных частиц металла, для которых характерн время диффузии больше времени реакции конденсации, процесс про? 16

кает п равновесном резке. В этом резпые конденсации в каддой точке пространства осуществляется равновесие мезду конденсированными и газообразными продуктами решении.

Существующие в литературе теоретические модели горения частиц металлов в основном базируются па модели горения каталь углеводородного топлива с некоторыми осложнениями я дополнениями, учитывающими образование конденсированных продуктов сгорания. При этом основное положение теории горения каполь углеводородного топлива о наличии узко:} зоны химической реакции над поверхностью частицы сохраняет своп фундаментальную роль. Проведенный анализ показал, что при горении металлических частиц, даг.е при отсутствии образования конденсированных продуктов сгорания, например, при горении алшяния в хлоре, существование узкого фронта газофазных реакций пад поверхностью частицы не тлеет места. Ото связано, предке всего, с высоким уровнем температур уле па поверхности частица, при которых скорость химически:: реакций оказывается болызой не только во фронте пламени, но во всей области пространства вокруг1 частадУ металла.

В связи с широким разнообразием физических и химических свойств металлов и окислов, а такге с влиянием размера частиц па регепш процесса конденсации окисла при горении создание общей теории горения металлических частиц представляется в настоящее время весьма затруднительным. Поэтому разработку теории горения металлических частиц следует, пЬ-вцдамом7, веста для различных групп металлов, объединенных общими свойствами, а такте для частиц металлов разных размеров. Рассматриваются следующие модели горения металлпчеекпзх частиц:

-модель горения при отсутствии процесса конденсации вокруг частицы металла (горение алшяния в хлоре > горение* бора в среде с высокой температурой);

-модель горепия мелких частиц металла, для которых про— цесс конденсации вокруг частицы носит предельно-неравновесный характер (горенир мелких частиц алшиния);

-модель горения крупных частиц металла, для которых Процесс конденсации носит равновесный характер, такой, что в каждой точуе вокруг частицы металла осуществляется равновесие между всеми газообразпыглл и конденсированными продуктами реакций.

В четвертой главе диссертации рассматриваются процессы горения мелких частиц алюминия и частиц бора в кислородосодерущих средах с высокой температурой. Частицу этих металлов наиболее широко используются в качестве энергетических добавок к твердым ракетным тогошвам.

При рассмотрении горения частиц алюминия представляет интерес рассмотреть предельно-неравновесный реяим конденсации окисла вокруг частицы, осуществляющийся при горении мелких частиц алюминия, для которых характерное время диффузии значительно меньше времени конденсации

¡l± Р &V0/d « £

Как показывают проведенные оценки, осуществление предельно-неравновесного режима конденсации окисла возможно для размеров частиц алюминия (IOO + 200 микрон), реально используемых на практике и в эксперименте.

Малая скорость процесса конденсации,по сравнению с диффузионными потоками, приводит к ряду особенностей структуры зоны конденсации вокруг частицы металла. Превде всего скорость конденсации досгягает своего максимального значения на значительном удалении от поверхности частицы £./ fl, ^ I/ ^ , где имеется большая удельная поверхность образовавшихся частиц окисла. То, что зона конденсации находится на большом удалении от поверхности частицы металла, где имеется избыток окислителя, указывает на то, что окислитель может практически свободно диффундировать к поверхности частицы металла, где вступает с! металлом в гетерогенную реакцию* Тепло, выделяющееся в результате этой гетерогенной реакции, вдет на испарение металла и определяет скорость горения частицы.

В предположении о квазистационарности процесса горения частицы металла, пренебрегая теплообменом частицы металла с окружающей средой посредством излучения и массой зародышей конденсированной фазы, уравнение диффузии для паров частицы металла и уравнение неразрывности можно записать в виде

Аналогичные уравнегам могут быть записаны и для других веществ в газовой фазе, а также для переноса тепла.

Граничные условия включают равенство концентрации паров частицы металла у поверхности концентрации насыщенных паров, наличие на поверхности частицы гетерогенной реакции окисления, идущей с большой скоростью, и непроницаемость поверхности час-типы для инертного газа и продуктов разложения окислителя.

Для определения неизвестной величины удельной поверхности д' образовавшихся частиц окисла вокруг частицы металла рассматриваются уравнения роста диаметра ^Р одиночно!) частицы конденсата „

л уравнение для скорости образования зародышей конденсированной йазы

з граничными условиями 3 , ^ = 0, ^ ~ I, Иу = 0.

Решение приведенный уравнений определяет дисшерсность час-гиц окисла в газовой (фазе, а такие структуру зоны конденсации жисла вокруг горящей частицд металла. В частности имеем выра-шния для максимального размера частиц окисла, образовавшихся ¡округ частицы металла при горении, ^

г.

Р

: для точки обращения в нуль скобости стесбановского потока

± гАЛ.,00

? /Ь ***** }

•№ параметр <£ (определяемый численным счетом) меняется в лапазоно 0,3 0,6 I) зависимости от условий процесса горения. Таг. как зон?. копд';нопщш вокруг частнда металла продстав-

яет ости патоку» область, значительно удале!гную от поверхнос-

19

тх частицы металла, то она только слабо (с точностью до величин порядка Б" ) влияет на процессы, происходящие на поверхности частицы металла, и в тепловом отношении и в отношении диффузионных потоков окислителя к поверхности частицы. Поэтому процессы, происходящие на поверхности частицы алшиния, полностью определяют скорость ее горения и массу окисла, накапливающуюся на поверхности частицы. В рассматриваемом случае потоки тепла и веществ в газе у поверхности частицы имеют такой вид, как если бы процесс конденсации вокруг частицы металла при горении вообще отсутствовал.

Из рассмотрения условий сохранения тепла, атомов алшиния и атомов кислорода на поверхности частицы, а также условия равенства суммы относительных концентраций веществ в газовой фазе единице определены скорость испарения алюминия, скорость накопления окисла на поверхности частицы, а также температура частицы алюминия в процессе горения. Расчитанная зависимость времени сгорания частицы алшиния от диаметра частицы и содержания кислорода, а также водяного пара в окружающей среде удовлетворительно соответствуют имеющимся экспериментальным результатам.

Скорость накопления окисла на поверхности частицы алюминия в процессе горения существенно зависит от условий процесса горения. В частности показано, что при некоторых условиях возможно отсутствие накопления окисла на поверхности частицы. На рис. 4, в координатах температура - содержание окислителя в среде, представлены области (слева от кривых), в которых не происходит накопление окисла на поверхности частицы алюминия в случае горения в кислороде (I) и водяном паре (2). Точка А на рис. 4 соответствует температуре кипения смеси конденсированных алюминия и окиси алюминия.

Анализируя рис.4 можно найти объяснение некоторым закономерностям образования полых сферических оболочек в продуктах сгорания частиц алюминия. При экспериментальных исследованиях было обнаружено, что при горении частицы алюминия в кислороде полые сферы в продуктах сгорания не образуются, а при горении в парах воды они образуются в большом количестве. Можно полагать, что процесс образования полых сферических оболочек связан с накоплением окисла на поверхности частицы алшиния, которая раз-20

4> Области условий (слава от кривых), при которых на поверхности частицы алюминия не образуется окисел алюминия при горении в кислороде - Г, водяном паре - 2 и .углекислом газе - 3.

ается продуктами взаимодействия алюминия и окисла алюминия высоких температурах. Из рис.4 можно видеть, что накопление ела на поверхности частицы алюминия при высоких температурах Ш возможно при горении в парах вода и углекислом газе и озмолно при горении в кислороде.

Скорость сте<Зйяовского потока у поверхности частицу аго-жя при горении направлена от частицы. Исключение представля-злучай низких концентраций окислителя и низких температур в /тающей среде. В этом случае стефановский поток обращается сорону частинд и вся конденсированная окись, образующаяся горении накапливается на поверхности частида и ее горение, шдпмому, становится вообще невозможным.

Таким образом^сформулированная модель горения частицу

алзомишя с предельно-неравновесныы релмом конденсации окисла дает возможность определить йушщию распределения образующихся частиц окисла по размерам, вычислить зависимость массы окисла, накапливающегося на поверхности частицы, от условий горения; определить время сгорания частицы, установить условия существования различных регап.:ов горения, а таклэ найти объяснение некоторым закономерностям образования полых сферических оболочек в продуктах сгорания частицы алшипия.

При сгорашпг частицы бора в кислороде с высокой температурой среда конденсированная окись мозет не образовываться, так как она обладает низкой температурой гашения. Наряду с газообразной окисыэ бора в продуктах сгорания частицы бора могут образовываться таюю и субокислы бора (ВО, В02, ^ЗДр• Установление состава продуктов сгорания частицы бора ваяно для оценки теплоты сгорания бора.

При отсутствии конденсации в газе скорость стефановского потока вокруг частицы металла молот меняться в связи со сферической симметрией, так что произведение квадрата координаты па скорость потока - величина постоянная.

В диссертации рассмотрены условия сохранения в газовой фазе вокруг частицы бора тегогосодернапяя, атомов бора и атомов кислорода. Путей интегрирования уравнений, выралгнздпх собой указанные условия сохранения, с граничными условиями на бесконечности и на поверхности частицы бора, получены соотношения, связывание концентрации газообразных вощаств и температур! с координатой. Данные соотношения совместно с условием равенства единице оумш относительных концентраций в газовой фазе, равенства нулю потока инертного газа, а такг£ условия равновесия ыезду всеми газообразными веществами в газовой фазе

7- = г* ---(Р И)

служат для определения распределения концентрат^ всех газообразных вещаств вокруг частицы бора, скоростей испарения бора и окиси бора с поверхности частицы, скорости стебановского потока и температуры частицы бора при горешш.

Характеристики процесса горения частицы бора зависят не только от условий в округаадел среде, но и от состава продук-

тов испарения частицы бора. В свою очередь состав продуктов испарения частицы бора зависит от наличия на ее поверхности конденсированной окиси бора. В связи с этим представляет интерес рассмотреть реишы горения частицы бора с окислом и без окисла на поверхности частицы.Мо>хно полагать, что в начальный момент после воспламенения частицы на ее поверхности имеется конденсированная окись бора, образовавшаяся там в процессе воспламенения.В этом случае основными продуктами испарения частицы бора является субокись бора В2О2 и в существенно меньшей степени пары окиси бора. Температура кипения океси конденсированных зора и окиси бора,к которой близка температура частицы бора при горении в этом режиме, составляет при давлении I атлосфера 2200 К.

Конденсированная окись бора испаряется с поверхности частицы в процессе горения. Bpjmh существования режима горения частицы бора с конденсированным окислом на поверхности зависит как от скорости испарения окиси бора, так и от первоначальной массы окиси бора на поверхности частицы.При низких температурах и концентрациях кислорода в окрудающел среде ( -v 10% ) на поверхности частицы бора происходит накопление окиси бора. В этой случае горение частицы бора становится невозможным, что подтверждается экспериментальными наблюдениями.

При горении частицы бора без окиси на ее поверхности состав продуктов испарения частицы включает примерно равные количества субокислов бора ВО и В^О^, а остальные возможные компоненты присутствуют в продуктах испарения в незначительных количествах.Температура частицы бора при горении в этом режиме оказывается значительно низке температуры кипения бора и составляет при горении в чистом кислороде при давлении I атмосфера 3400 К, существенно уменьшаясь при снижении концентрации окислителя в окружающей среде.

Кроме указанных режимов горения частицы бора, существует такае переходной реяиа горения, ь процессе которого температура частицы бора повышается от температуры горения в первом режиме до температуры горения ли втором реаиме.Если давление превышает величину 10 атмосфер, то а процессе переходного ре:;има горения происходит плавление оора ( при более низких давлениях плавление бора осуществляется при воспламенении).

Иссле ;оаания гак.се покачивают, что основными продуктами

сгорания частицы бора при высоких температурах среды является двуокись бора ВС^.

Таким образом, аналитически рассмотрена задача о горении частицы бора в кислороде при высоких температурах окружающей среды, рвоение которое показывает, что процесс горения частицы бора происходит в несколько этапов, ва которых осуществляется: воспламенение частицы, испарение окиси бора с ее поверхности, плавление бора, если давление превышает 10 атмосфер, и сгорание частицы бора в режим с отсутствием окиси бора на ее поверхности.Рассчитано время сгорания частицы бора и показано удовлетворительное соответствие его с имевшимися в литературе экспериментальными данными.Показано, что основным продуктом сгорания частицы бора в рассмотренных условиях является двуокись бора В02.

В пятой главе диссертации исследуется механизм процессов хлорирования чаотиц алюминия и зелеза, которые используются для получс хлоридов этих металлов, находяцкх оирохое применение в промышленности м народном хозяйстве.

При взаимодействии алюминия с хлором образуется хлористый алюминий, который обладает низкой температурой кипения. Поэтому при достаточно высокой температуре среды продукты хлорирования суцествуст в газообразном состоянии. Отсутствие конденсированных продуктов сгорания делает процесс горения частицы аламиния в хлоре похожим на процесс горения капель углеводородных топдив. шесте с тем горение частиц металлов обладает рядом особенностей, которые не позволяют использовль для описания процесса их горения модель горения капель жидких тоолив с узкой зоной химических реакций над их поверхностью. К таким особенностям, прежде всего, относятся высокие температуры горения ( температура поверхности частицр метал да при горении уже составляет более 2000 Л) и низкие величины энергии активации химических реакций.ари таких высоких температурах химические реакции в газовой фазе идут с больаими скоростями во все пространстве, а не только в узкой зове пламени. Это обстоятельство указывает на то, что концентрации компонентов а газе должны быть близки к равновесным концентрациям в каждой точке пространства.

Из рассмотрения уравнений сохранения тепла, атомов алюминия и атомов хлора в газовой фазе, условия равенства единице сушш относительных концентрации и равенства нулю потока инерт -

ю; 5. Распределение температура - I и концентраций СГ - 2, А1С1 - 3, А1С12 - 4, Л1С13 - 5, С12 - 6 вокруг частица алюминия в процессе хлорирования.

>го газа с учетом условия равновесия медду всеми компононта-[ в газовой фазе, определяется скорость процесса хлорирования ютицы алюминия, скорость стегаановского потока и распределе-е концентраций вокруг частицы алюминия в процессе хлорирова-я.

На рис. 5 представлены распределения температуры и кон-нтраций компонентов, присутствующих в газовой фазе, в зави-мости от координату вокруг частицы алюминия.

Анализ показывает, что при высоких концентрациях хлора окружающем среде основными продуктами взаимодействия хлора с алюминием на поверхности частищ являются монохлорид алюми-н А1С1. При низких концентрациях хлора наряду с монохлори-ч алюминия образуется дихлорлд алюминия и хлористый алкзми-1. Как видно пз ряс. 5, образование конечного продукта (хло-зтого алюминия) происходит на значительном расстоянии от поясности частицы в области с высоким содержанием хлора.

Время хлорирования частицы алюминия пропорционально щрату диаметра частицы и примерно обратно пропорционально

концентрации хлора в окружающей среде в соответствии с дтрфузион-ныа резимом горения частицы.

Следует отметить, что температура чаитпцы алюминия в процессе хлорирования оказывается значительно ниже температуры кипения алюминия ¡а меняется, пр'л изменении концентрации хлора в среде от 0,2 до 1,0, з диапцзоне 1500 - 2000 К.

Тэк:-:.: образом, разработанная теоретическая модель процесса горения частицы алюминия а хлоре при отсутствии образования конденсированных продуктов сгорания существенно отличается от подели горения капель углеводородных топлив.В зависимости от условий хлорирования определены время процесса хлорирования и температура частицы при хлорировании.Показано, что при гетерогенном взаимодействии алюминия с хлором на поверхности частицы образуется пречде всего низшие хлориды алюминия. Образование хлористого алюминия происходит на значительном расстоянии от поверхности частицы в области с высоким содержанием хлора.

При хлорировании частицы делеза возможно образозание весьма высококипяцего хлористого железе РеС!^, которое, однако, является побочный продуктом хлорирования.целевым яе продуктом хлорирования является низкокипящее хлорное железо ГеС1д. В связи с этим при разработке процесса хлорирования частиц .-елеза необходимо определить условия, при которых конденсированное хлористое железо не образуется, а выход целевого продукта максимален»

При разработке теоретической модели горения частицы нелеза в хлоре следует учитывать возможность образования конденсированного хлористого железа как на поверхности частицы, так и в газе вокруг частицы. Рассматривая процесс хлорирования достаточно крупных частиц железа, мор'но полагать, что конденсация хлористого желёза вокруг частицы происходит в равновесном режиме, при котором в газовой фазе осуществляется равновесие не только ые."ду газообразными компонентами, но и с конденсированным хлористый зселезом, если оно суцествует.

Уравнения сохранения атомов яелеза, атомов хлора и тепла при наличии процесса конденсации ¿округ частицы '»тент вид:

1 А А * // Л-

где параметр & = Ы & / Ц} » характеризующий скорость стахановскогопотока, не является постоянный из-за наличия конденсации вокруг частицы. Уразнение неразрывности будет:

Ус - е-мгЬ

Из условия равенства потока инертного газа нулю с учётом равенства суммы относительных концентраций веществ в газе единице ( = I - ¿1 ) имеем уравнение

№-

Граничные условия для решения приведенной системы уравне-шй иогут быть записаны в виде: =1, ¿Г; я ¿Р ^ =

. ; Т - со, , Т

лак доказывает термодинамический анализ, продуктами непареши частица железа о конденсированным хлористый железом «а ее по-шрхности являются в основном пары хлористого нелеза.

Решение приведенной сиогаии урадненлЙ позволяет определить ^определения всех концентрации вокруг частицы :селеза, в той чис-[е и конденсированного хлористого железа, если оно образуется, 'словием для решеиия данной систеиы ураънений является равновесие ю.сду исеаи веществами в газовой разе.

Наиболее оощая структура зоны конденсации вокруг частицы ¡егалла ш.;евт ияд: конденсат, образующиеся вблизи поверхности, гносится газовым потоком от частицы келеза; конденсат, образуются вдали о? поверхности, сносится газовик потоком к частице :влеза.На некоторой расстоянии оа1 поверхности частицы металла неется зона накопления конденсата, в которой скорость сте<$анов-кого потока обращается в нуль.

еззоинан все пространство на две области { от поверхности о зоны накопления конденсата и от зоны накопления конденсата о бесконечности), определяем путей интегрирования уравнений

сохранения с учётом сашвки на зоне накопления распределений температуры и концентраций всех веществ ( по значению величин и по их производной ) температуру частицы яелеза при хлорировании, скорость хлорирования и скорость накопления конденсированного хлс ристого нелеза на поверхности частицы.

Условие разрешимости'задачи пои наличии равновесия в газовой фазе с конденсированные хлористые зелезом показывает, что конденсация хлористого келеза вокруг частицы монет происходить только при низких температурах окружавшей среды ( 8и0

При этой зона конденсации, начинаясь на некотором расстоянии от поверхности частицы селеза, простирается вплоть до бесконечности, так что в это:« случае конденсированное хлористое аелезо должно : присутствовать и в окружающей среде.

Для условий отсутствия, конденсации хлористого келеза вокруг частицы железа при хлорировании определены зависимости «сорости процесса хлорирования и скорости накопления конденсированного хлористого ;:елеза на поверхности частицы от температуры и состава окружающей среду. Показано, что накопление конденсированного хлористого «елеза на поверхности частицы будет происходить при низких температурах и концентрациях хлора в окружающей среде.

Б целой по диссертационной работе можно еледать следующие выводы:

1. Вперзые теоретически установлено, что при высокотемпературном окислении железа в водяном паре ( в широком диапазоне условий по температуре и составу среды, реально осуществляемых

на практике и в эксперименте ) определяющую роль играют процессы массопереноса в газовой фазе, учёт которых позволяет описать наблюдаемый в эксперименте линейный закон на начальном этапе окисления.

2. Предложена новая теоретическая модель воспламенения частицы алюминия, учитывающая взаимодействие окислителя и жидкого металла на знеаней поверхности окиснои пленки, которая позволила удовлетворительно описать имеющиеся экспериментальные данные по зависимости температуры воспламенения от размера частиц и концентрации кислорода в окружающей среде.

3. Разработана новая теория горения мелких частиц алюми -

я, учитызапцая образование з предельно-неравновесном резине нденсированного окисла вокруг частицы, я проведены экспери-нталыше исследования, позволившие установить, что при горе-и около 20 £ окиси алшиния накапливается на поверхности гтицы, определяя дисперсность образущихся конденсированных эдуктов сгорания и врет горения частицы алшиния.

4» Исследован нестационарный процесс формирования зоны донсации при горении частиц алшиния и показано, что для зтиц алллшия диаметром меньше 30*40 тем продукты испарения :тицы не успевам сконденсироваться за время горения и остах в газообразной состоянни5 но с увеличением размера части-доля скокденсяровавпегося окисла растет, как диаметр в вось-i степени.

5. Разработана теоретическая модель процесса хлорирования пных частиц железа, для которых образование конденсированных ридов происходит в равновесном режиме, и показано, что в об-ти низких температур и содержаний хлора з сред? происходит азование конденсированного хлористого железа на поверхности тицы железа.

6. Предложена теоретическая модель горения частиц бора в окотемператкрноЯ среде и хлорирования частиц алшиния, учи-авдая равновесное протекание химических реакций, и показано,

горение частицы бора является многостадийным процессом, в глыате которого образуется двуокись бора (BOgX а образо-ie хлористого алшиния происходит через стадии образования 1их хлоридов в области с высоким содержанием хлора. По материалам диссертации опубликованы работы:

1. Гремячкин В.М., Истратов А.Г., ЛейпунскиЯ О.И, Об обра-1нии конденсированных частиц окиси при горении мелких капель .лла.// ШЯФ, 1974, К С„ 70.

2. Гремячкин В.II., Истратов А.Г., ЛейпунскиЯ О.И. Модель иия мелких капель металла./,/ §ГВ, 1975, Ъ 3, С. Збб.

3. Гремячкин В.Н., Истратов А.Г., ЛейпунскиЯ О.И. К теории ния мелких капель металла.// ЕПМТФ, 1976. Р 2, С, 47.

4. Огеглу aciikin. V.JI. , Istratov A.G. , Leipunskit 0.1« On Mnchoniain of Corr-bustion of an Aluminum Droplet in the lizir.;; G;ui.//IV-th International Symposium on Combuation

Ргоссззез. Czenstichowa, 1975, P. 174.

5. Греаячяин ЕЛ., Истратов А.Г., ЛеПпунсхиЯ О.И. К вопросу о механизме горения капли алюминия в газе окислителе'.// Archiwun Ternodynaniki i Spalania, 1977, V.Û, lir 1, P. 13.

6. Гремячкин Б.M., Истратов A.Г., ЛеЯпунспй О.И. Модель горения мелких капель металла с учетом образования конденсированного окисла.// Горение и взрыв. !i.: Наука, 1977.

7. Greniachlcin V.U. , latratov A. G. , Kolesnikov-Svinarev V.I., Kuznotsov G.P. и leiputislill O.I. Combustion of iletal

Droplets in Air in State of Zero-Gravity.// V-th International Syrap. on Combustion Processes. Krakov, 1977, P.t57.

8. Греиячкия Б.M., Истратов А.Г., Колеспиков-Свинпрев В.ГГ., Кузнецов Г.П., ЯеЯпунсхий О.И., Смирнов В.И., Шабанов Е.А., ПисковскиЯ C.B. Зона реакции при горении капли алюминия в воздухе в условиях невесомости и свободного падения.// Горение конденсированных систем. Черноголовка: ИХФ АН СССР, 1977.

9. Гремячкин B.Î.Î., Истратов А.Г., Лейпунский О.И., Колес-нихов-гСвияарев В.И., Кузнецов Г.П., Писковский С.Е., Смирнов В.й., Шабааов Е.А. О количестве окиси, образовывающейся на поверхности горяще» капли алюминия.// Физика аэродисперсных систем, Киев: Нчукова думка, 1978, вып. 17.

10. Гремячкин В.М., Истратов А.Г., Колеспиков-Свинарев

В.И., Кузнецов Г.П., ЛеПпунскиП О.И., Писковский C.B., Смирнов

B.й., Шабашов В.А. Зоны реакции при горении капли алшяпия в условиях невесомости и свободного падения.//Archiwœi Ternodyna-miki i'Spalania, 1979, V.10, lîr 2, P.221.

11. Гремячкин В.M., Истратов А.Г., ЛеЯпунскиЯ О.И. Влияние обтекапцего потока на горение капли металла.// §ГВ, I979j & I,

C. 32.

12. Гремячкин В.М., Истратов А.Г., ЛеЯпунскиЯ О.И. К теории горения частицы бора в кислороде при высоких температурах среды.// §ГЕ, 1979, * б, С. 5.

13. Гремячкин В.М., Истратов А.Г., ЛейпунскиА О.И. К теории горения металлических частиц.// Физические процессы при горении и взрыве. Н.: Атомиздат, 1980, С.

14. Грепячкип B.Ï.Î., Ястратов А.Г., Коле сников-Свинарев В.И., ЛейпунскиГ' О.И. О накоплении окиси алюминия на горящей