Нелинейные волны и энергообмен в химически активных системах

• Автор: Стариковский, Андрей Юрьевич
• Шифр специальности: 01.04.08, 01.04.14
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 1999
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 481 с. : ил.

РОССИЙСКАЯ
ГОСУДАРСТВЕННАЯ
БИБЛИОТЕКА
169 35 '00
Оглавление
I Введение
1 История вопроса
2 Постановка задачи
'2.1 Цель работы
2.2 Нелинейные волны в неравновесных системах
2.3 Формирование и распространения ударных и детонационных волн в неравновесных средах с распределенными параметрами
2.4 Роль возбужденных молекул в химических процессах
2.5 Формирование функции распределения частиц по размерам в процессе образования и распада ансамблей кластеров за ударными волнами
3 Структура работы
II Экспериментальные методики и установки
4 Ударные трубы
4.1 Ударная волна. Расчет термодинамических параметров газа при ударно-волновом нагреве
4.2 Общая схема установки на основе ударной трубы
4.3 Основные каналы диагностики процессов в ударных волнах
5 Плазмохимический реактор с наносекундным разрядом
5.1 Волна ионизации и термически-неравновесное возбуждение газа
5.2 Разрядная камера и основные каналы диагностики
6 Приготовление рабочих смесей и контроль за уровнем примесей в исследуемых газах
7 Диагностическая аппаратура и методы измерений
7.1 Лазерная шлирен-система
7.2 Датчики давления
7.3 Регистрация собственного ИК-излучения газа
7.4 Диагностика в видимом и ближнем ультрафиолетовом диапазоне спектра
8 Методика измерений
8.1 Абсорбционная УФ-диагностика при высоких температурах. Сечения поглощения 02, N0, N20, С02, Н20, Ж)2
8.1.1 Сечения поглощения

8.1.2 Сечения поглощения N0
8.1.3 Сечения поглощения N2О
8.1.4 Сечения поглощения СОз
8.1.5 Сечения поглощения Н20
8.1.6 Сечения поглощения N02
8.2 Эмиссионная ИК-диагностика
8.2.1 ИК-излучение Н20
8.2.2 ИК-излучение С02
8.2.3 ИК-излучение N0
8.3 Эмиссионные измерения в видимом диапазоне спектра
8.3.1 Хемилюминесцентное излучение N
8.3.2 Хемилюминесцентное излучение СО
III Ударные волны в неоднородных средах
9 Безотрывное взаимодействие ударной волны с пограничным слоем и изменение термодинамических параметров газа в ударной трубе
9.1 Падающая ударная волна
9.2 Отраженная ударная волна
9.2.1 Учет поперечной неоднородности потока за падающей ударной волной
9.2.2 Численная модель нестационарного отражения ударной волны
9.2.3 Учет влияния теплопроводности
9.2.4 Учет внутренних степеней свободы
9.3 Численное моделирование процесса отражения ударной волны и сравнение с экспериментом
10 Критерий перестройки течения при взаимодействии ударных волн с энтропийными слоями
10.1 Взаимодействие ударной волны с тепловым слоем
10.2 Взаимодействие отраженной ударной волны с пограничным слоем
10.3 Численная модель развития взаимодействия ударной волны с неоднородным потоком в двумерной постановке
10.4 Сопоставление теоретических критериев перестройки течения с результатами численного эксперимента
11 Устойчивость взаимодействия ударных волн с энтропийным слоем
11.1 Развитие процесса взаимодействия ударной волны с энтропийным слоем
11.2 Динамика роста предвестника при различных начальных условиях
IV Кинетика химических превращений при высоких температурах в термически-равновесном режиме
12 Реакции в системе N02-Аг
12.1 Экспериментальное исследование кинетики распада N02 при высокой температуре
12.2 Две фазы распада N02
Глава
Приготовление рабочих смесей и контроль за уровнем примесей в исследуемых газах
Для приготовления рабочих смесей и дополнительной очистки их компонент использовались системы напуска и переморозки, пример построения которых приведен на рис.6.1. В состав данной системы входят 4 колбы Vx - V4 объёмом 20, 195, 1140 и 7000 см3 , соответственно. Колбы Vj - V3 имеют ёмкости для заливки хладагента, колба V4, предназначенная для хранения смесей, снабжена специальной ловушкой JI3.
Измерение давлений в системе производится масляным манометром М2, либо вакуумет-ром В1227 (Mi). Вакуумирование системы осуществляется через азотную ловушку Лх насосами Н3 и Н4 (рис.4.2).
Для составления смесей использовалась медицинская закись азота (98 %), химически чистые СО (99.9%) и О2 (99.9%), аргон и гелий марки <ВЧ> (99.99%), технический водород (98%), углекислый газ (97%) и оксид азота NO (97%).
В качестве источника паров железа, конденсирующихся в кластеры, служил пентакарбонил железа (ПКЖ) Fe(CO)5. Исследуемые смеси содержали 1000 - 8000 ррт ПКЖ в аргоне. Пентакарбонил железа при комнатной температуре представляет собой жидкость с давлением насыщенного пара 21 Тор [6], что позволило приготовлять исследуемые смеси с помощью манометрической методики. При приготовлении смесей использовался аргон Messer-Griesheim (99.998 %) и Fe(CO)5 Riedel-De Haen (99.9 %).
Кинетика химических превращений при высоких температурах может быть очень чувствительна к наличию в системе микропримесей, содержащих атомы водорода [5]. Поэтому при составлении смесей особое внимание, наряду с общей очисткой, уделялось удалению из используемых газов примесей Н2, Н20 и углеводородов (в некоторые смеси затем вводились дозированные добавки Н2).
Газы перед напуском в систему осушались с помощью фосфорного ангидрида Р2О5. Дополнительная осушка производилась с помощью ловушки JI2, охлаждаемой жидким азотом или тающим этиловым спиртом. В дальнейшем производилось фракционирование газа в колбах V2 - V3 многократной переморозкой. Хладагент — твердый (63 К) или жидкий (77 К) азот, либо тающий этиловый спирт (128 К) — выбирался из соображений оптимального соотношения давления насыщенных паров очищаемого газа и возможной примеси. При этом относительно легко разделяются компоненты, имеющие большую разницу в давлении насыщенных паров при низких температурах — например, в системе Н20, N20 многократное фракционирование позволяет получить уровень примесей Н20 менее единиц ррт.