Тепло- и массоперенос при фильтрационном горении пористых сред

• Автор: Солдаткина, Наталья Николаевна
• Шифр специальности: 01.04.17
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1983
• Место защиты: Ленинград
• Количество страниц: 154 c. : ил

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА
1.1. Горение образцов конечного размера
1.2. Стационарное распространение волн фильтрационного горения
1.3. Устойчивость фильтрационного горения
1.4. Особенности горения в проточных системах
1.5. Постановка задачи
2. ИССЛЕДОВАНИЕ РЕЖИМОВ РАБОТЫ ФИЛЬТРАЦИОННОГО РЕАКТОРА МЕТОДОМ ДИНАМИЧЕСКОГО БАЛАНСА
2.1. Постановка задачи
2.2. Интегральные соотношения
2.3. Параметрический анализ стационарных состояний реактора
2.4. Автоколебательные режимы реактора
2.5. Сопоставление с результатами численного расчета
3. РАБОТА РЕАКТОРА В УСЛОВИЯХ ТЕПЛОВЫХ ПОТЕРЬ
3.1. Вводные замечания
3.2. Скорость горения в канале с теплоотводом
3.3. Расчет остальных параметров процесса
3.4. Анализ состояний реактора
4. ФИЛЬТРАЦИОННЫЙ РЕАКТОР СО СТАБИЛИЗИРОВАННЫМ ФРОНТОМ ГОРЕНИЯ
4.Т. Об условиях стабилизации фронта
4.2. Основные соотношения
4.3. Стационарные режимы горения

4.4. Об особенностях процесса при наличии в газообразном окислителе инертной примеси
5. ОСОБЕННОСТИ РАСПРОСТРАНЕНИЯ ВСШН ФИЛЬТРАЦИОННОГО
ГОРЕНИЯ В СЛОЕ
5.1. Предварительные замечания
5.2. Экспериментальная установка и методика измерений
5.3. Результаты измерений
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУШ

В последние годы процессы горения, наряду с традиционной сферой их приложения - энергетикой, начинают интенсивно внедряться в химическую технологию. Толчком к развитию этого направления послужило обнаруженное И.П.Боровинской и А.Г.Мержановым [I] явление распространения высокотемпературной волны горения при синтезе ряда тугоплавких соединений переходных металлов с бором, углеродом, азотом и другими химическими элементами. Это явление, известное под названием "самораспространяющийся высокотемпературный синтез" (СВС), может быть использовано для получения широкого класса веществ, обладающих разнообразными и ценными свойствами: высокой термостойкостью, антикоррозионной и абразивной способностью, высокими электротехническими качествами.
Для синтеза в качестве одного из исходных реагентов используют порошки металлов, а в качестве другого - неметаллы в порошкообразном, жидком или газообразном состоянии. Продуктами реакции являются вещества в полностью конденсированном состоянии. На основе метода СВС развивается новое направление в создании твердых сплавов и инструментальных материалов.
Исследованиями установлено [2], что хотя СВС - процессы обладают рядом свойств, характерных для горения уже изученных систем (большая энергия активации, значительный разогрев вещества, сильная температурная зависимость скорости реакции),им присущ и ряд специфических особенностей (наличие зон догорания, широкие фронты реакции и т.д.). Это обстоятельство потребовало дальнейшего развития теории с целью её обобщения на случай описания процессов высокотемпературного синтеза, протекающего, как правило, в условиях сильного торможения химической реакции нарастающим слоем кон-

Кривые 4 и 5 делят параметрическую плоскость Ре - Да на три области: а) самовоспламенение невозможно (Да<Да1); б) самовоспламенение существует, но не завершается полным превращением твердого реагента в) самовоспламенение
происходит при <|к = I <Да>Да2)*
Линии 1-5 разбивают плоскость на ряд зон, различающихся закономерностями протекания процесса химического превращения.
В области I, расположенной нике кривой I, выполняется неравенство Ын> II**, следовательно, возможно существование режима горения. Область П, заключенная между линиями I (■?<*(> =■ о ) и 2 ( ^отр = с/'/ ) отвечает режимам отрыва при г|к=>1 а область Ш, локализованная между линиями 2 (^0тР=^ ) и 3 (З'отр = А ) -режимам отрыва при ^ к < і .В зоне ІУ, где скорость подачи превышает масштабное значение скорости горения (и*. >Ин ) волна горения не может находиться у входа в канал и выносится потоком твердого реагента за его пределы*/. Так как зона ІУ лежит при Да ^ Даі, то в канале при этом устанавливается низкотемпературный режим индукционного разогрева, не завершающийся самовоспламенением вещества. Для него характерна очень малая глубина превращения.
При Да > Даі в реакторе возможно самовоспламенение, поэтому в областях 1в, 1с, Пв, Пс и Шв стационарные высокотемпературные состояния возникнут самопроизвольно, без постороннего поджига.
Из диаграммы на рис.2.3 видно, что в некотором диапазоне чисел Ре и Да области существования высокотемпературных решений частично перекрываются. Это свидетельствует о том, что в этих зонах имеет место неоднозначность возможных стационарных состояний.
Так, например в областях Па и Ша наряду с режимом горения возХ/В Глубине канала волна остановиться не может, т.к. режимам отрыва соответствуют зоны П и Ш.