Организация внутрикамерных процессов в двигательных и технологических установках на металлических горючих

• Автор: Малинин, Владимир Игнатьевич
• Шифр специальности: 05.07.05
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Пермь
• Количество страниц: 311 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ

Сокращения, условные обозначения, индексы

Введение
Глава 1. Анализ исследований горения металлов в активных газах и внутрикамерных процессов в установках на ПМГ

1.1. Особенности металлических горючих

1.2. Модели горения одиночных частиц и взвесей порошков металлов

1.2.1. Одиночные частицы

1.2.2. Взвеси порошков металлов

1.3. Экспериментальные исследования воспламенения и горения одиночных частиц и взвесей порошков металлов

1.3.1. Воспламенение и горение частиц металлов

1.3.2. Воспламенение и горение порошков металлов

1.4. Особенности внутрикамерных процессов при сжигании ПМГ
1.5. Способы организации сжигания горючих в воздушном потоке
1.6. Внутрикамерные процессы в ПВРД
1.7. Внутрикамерные процессы в технологических установках синтеза ультрадисперсных оксидов металлов
1.8. Внутрикамерные процессы в реактивных двигателях на металлических горючих и внеземных окислителях
Выводы. Постановка задач диссертационной работы
Глава 2. Математическое моделирование горения порошкообразного алюминия в потоке активных газов
2.1. Модель горения одиночной частицы алюминия
2.1.1. Основные положения
2.1.2. Система уравнений
2.1.3. Скорости химических реакций и фазовых переходов
2.2. Расчёт горения частицы алюминия в потоке активных газов. Сравнение с экспериментом

2.3. Модель горения высокоскоростного потока полифракционной аэровзвеси частиц алюминия
2.3.1. Основные положения
2.3.2. Система уравнений
2.3.3. Скорости химических реакций и фазовых переходов
2.4. Математическое моделирование горения потока переобогащённой алюминиево-воздушной смеси
2.4.1. Методика расчёта. Исходные параметры
2.4.2. Результаты расчётов
Выводы
Глава 3. Организация и математическое моделирование внутрикамерных процессов в установках на ПМГ
3.1. Схема организации внутрикамерных процессов
3.2. Подача порошкообразных металлов в камеру сгорания и их распыление в воздушном потоке
3.2.1. Регулируемая подача порошка
3.2.2. Распыление порошка
3.3. Сжигание металловоздушных смесей
3.3.1. Особенности горения металловоздушных смесей при низком коэффициенте избытка воздуха
3.3.2. Организация сжигания металловоздушных смесей
3.4. Выделение конденсированной фазы из высокотемпературного потока продуктов сгорания
3.5. Математическое моделирование сжигания алюминиево-воздушной смеси
Выводы
Глава 4. Экспериментальная установка сжигания аэровзвесей порошков металлов. Результаты испытаний
4.1. Экспериментальная установка
4.2. Стенд огневых испытаний

4.2.1. Назначение и технические характеристики
4.2.2. Описание стенда
4.3. Методика проведения испытаний
4.4. Результаты испытаний экспериментальной установки
4.4.1. Зажигание
4.4.2. Стабилизация пламени. Устойчивость процесса
4.4.3. Эффективность горения
4.4.4. Дисперсность и свойства выделенной к-фазы
4.4.5. Теплозащита конструкции
4.4.6. Работоспособность установки
Выводы
Глава 5. Уточнение параметров и проверка адекватности математической модели сжигания алюминиево-воздушной смеси
5.1. Уточнение параметров модели
5.2. Проверка адекватности модели. Моделирование влияния давления
на внутрикамерные процессы
Выводы
Глава 6. Регулируемый ПВРД ПМГ. Внутрикамерные процессы и оптимизация параметров
6.1. Регулируемые ПВРД ПМГ - новое перспективное направление в реактивном двигателестроении
6.2. Устройство и конструкция
6.3. Экспериментально-теоретическое обоснование работоспособности
и эффективности основных систем
6.3.1. Газогенераторная система
6.3.2. Система регулируемой подачи ПМГ
6.3.3 Система первичного смешения, воспламенения,
стабилизация пламени и первичного горения ПМГ
6.3.4. Система вторичного смешения и сжигания ПМГ

алюминия, но и с минимальной величиной объёма оксида на частицах, который не препятствует развитию гетерогенной реакции и саморазогреву частиц, как в начальный момент времени, так и в течение всего периода воспламенения. Сплошная оксидная плёнка на поверхности металла в процессе окисления образуется только при накоплении некоторого критического объёма оксида [60].
Металлы реагируют не только с кислородом, но и с водяным паром [3, 56, 57, 60 - 66], с диоксидом углерода [3, 56, 57, 67 - 74] и даже с таким химически малоактивным газом, как азот [9, 56, 75 - 78].
Водяной пар менее активный окислитель, чем кислород. Однако его присутствие существенно уменьшает характеристики воспламенения (предельную температуру и время задержки воспламенения) магния, алюминия и бора в кислородсодержащей среде [3, 64, 66]. Водяной пар и летучие продукты его реакции с металлами (водород) воздействуют на оксидные плёнки и снижают их защитные свойства. Во влажной среде оксиды алюминия и магния становятся рыхлыми, пористыми [57, 66], а оксид бора интенсивно газифицируется [3, 64, 79]. В чистом водяном паре некоторые частицы А1 воспламеняются уже при температуре около 1000 К [61], М§ - около 800 К [66], а конгломераты частиц аморфного В (размер частиц - 20 .. 60 нм, размер конгломератов - 150 мкм) - 700 К [3, 65]. Скорость горения магния в Н20 в 4,2 раза, а алюминия - почти в 5 раз больше, чем в воздухе [66]. При горении частиц бора в среде водяного пара в конечных продуктах сгорания не обнаружено конденсированной фазы [3]. Вероятнее всего, оксид бора, взаимодействуя с водой, образует летучую борную кислоту [3, 64, 79].
В отличие от водяного пара, продукты реакции диоксида углерода с металлами, воздействуя на оксидные пленки, увеличивают их защитные свойства. Именно образованием углерода и углеродсодержащих соединений металлов объясняются высокие защитные и прочностные свойства плёнки на поверхности металлов при их воспламенении в С02 [57, 66, 67, 70, 74, 80, 81].