Математическое моделирование зажигания гелеобразного конденсированного вещества одиночными разогретыми металлическими и неметаллическими частицами (стр. 4 )

Заключение

Выполненные численные исследования показали, что, несмотря на значительные тепловые эффекты эндотермических фазовых переходов, характерные гелеобразным топливным композициям, и криогенные температуры хранения, для их энергоэффективного (с минимальным расходованием энергетических и временных ресурсов) зажигания можно использовать разогретые до высоких температур металлические и неметаллические частицы малых размеров. При этом для увеличения времени сохранения аккумулированного тепла в локальных источниках энергии можно рекомендовать применение керамических частиц, характеризующихся средними значениями основных интегральных характеристик зажигания – времен τd относительно рассмотренных стальных, алюминиевых и углеродистых частиц.

Установлено, что минимальные (пороговые) значения температур металлических и неметаллических частиц Θp, достаточные для зажигания гелеобразной топливной композиции превышают аналогичные параметры, вычисленные ранее для типичных твердых и жидких топлив [4–10]. Также выделены температуры Θp≈1.2, при превышении которых отклонения основных интегральных характеристик зажигания гелеобразного топлива – времен τd металлическими и неметаллическими частицами минимальны (менее 3 %).

Сформулированную математическую модель (1)–(8) можно использовать в качестве прогностической для численной оценки интегральных характеристик зажигания типичных гелеобразных топливных композиций широко распространенными локальными источниками нагрева малых размеров, а также анализа пожарной опасности неконтролируемого локального нагревания гелеобразных конденсированных веществ.

Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ (проект № 12-08-33002).

Литература

[1] , Якубов плазма. Москва: Энергоатомиздат, 1994. 368 с.

[2] Chaboki A., Zelenac S., Jsle B. Recent Advances in Electrothermal – Chemical Gun Propulsion at United Defense // IEEE Transactions on Magnetics. 1997. V. 33, № 1. P. 284–288.

[3] , , Фортов процессов массопереноса в неидеальных диссипативных системах (эксперименты в пылевой плазме) // Журнал экспериментальной и теоретической физики. 2011. Т. 139, № 3. С. 554–567.

[4] , , Таратушкина конденсированного вещества частицей // Химическая физика. 2004. Т. 23, № 3. С. 67–72.

[5] , Стрижак пожароопасной жидкости одиночной «горячей» частицей // Пожаровзрывобезопасность. 2007. Т. 16, № 6. С. 13–20.

[6] , Микова зажигание реакционноспособного вещества горячей инертной частицей с конечным запасом тепла // Физика горения и взрыва. 2009. Т. 45, № 2. С. 40–47.

[7] Kuznetsov G. V., Strizhak P. A. Transient heat and mass transfer at the ignition of vapor and gas mixture by a moving hot particle // International Journal of Heat and Mass Transfer. 2010. V. 53, № 5-6. P. 923-930.

[8] , , Стрижак моделирование твердофазного зажигания металлизированного конденсированного вещества нагретой до высоких температур частицей // Химическая физика. 2011. Т. 30, № 12. С. 35–41.

[9] , , Стрижак исследование процессов зажигания нагретой частицей биологически трансформированного опада лиственных пород // Бутлеровские сообщения. 2012. Т. 32, № 13. С.95–99.

[10] Глушков постановки задач при численном исследовании зажигания металлизированного конденсированного вещества локальным источником энергии // Бутлеровские сообщения. 2013. Т. 33, № 1. С. 126–132.

[11] Audrieth L. F., OGG B. A. The chemistry of hydrazine. New York, 1951. 234 p.

[12] , Чулков топлива. М.: Мир, 1975. 188 с.

[13] , , Стрижак формы локального источника энергии на условия зажигания структурно-неоднородного твердого конденсированного вещества // Химическая физика и мезоскопия. 2012. Т. 14, № 3. С. 334–341.

[14] , Стрижак формы нагретой до высоких температур частицы на газофазное зажигание пленки жидкого конденсированного вещества // Химическая физика. 2010. Т. 29, № 3. С. 1–8.

[15] , Никитин скорости газофазных реакций: справочник. М.: Наука, 1971. 351 с.

[16] , Никитин и механизм газофазных реакций. М.: Наука, 1974. 558 с.

[17] , , Стрижак жидкого конденсированного вещества погружающимся источником ограниченной энергоемкости // Химическая физика и мезоскопия. 2012. Т. 14, № 4. С. 483–498.

[18] , Стрижак накаленной одиночной частицей жидких углеводородных топлив // Известия Томского политехнического университета. 2008. Т. 312, № 4. С. 5–9.

[19] Vilyunov V. N., Zarko V. E. Ignition of solids. Amsterdam: Elsevier Science Publishers, 1989. 442 p.

[20] , , Чудов моделирование процессов тепло – и массообмена. М.: Наука, 1984. 277 с.

[21] Франк-Каменецкий и теплопередача в химической кинетике. М.: Наука, 1987. 490 с.

[22] ж. Вычислительная гидродинамика. М.: Мир, 1980. 616 с.

[23] , Лабунцов анализ процессов испарения и конденсации // Теплофизика высоких температур. 1969. Т. 7, №5. С. 959–967.

[24] Странский испарения // Успехи физических наук. 1959. Т. 68, № 2.

[25] Кутателадзе теории теплообмена. М.: Атомиздат, 1979. 416 с.

[26] , Веселов химия гидразина. Киев: Наукова думка, 1979. 263 с.

[27] Коровин . М.: Химия, 1980. 272 с.

[28] Варгафтик по теплофизическим свойствам газов и жидкостей. М.: , 2006. 720 с.

[29] Теплотехнический справочник / Под ред. , . М.: Энергия. 1975. Т. 1. 744 с.

[30] Теплотехнический справочник / Под ред. , . М.: Энергия. 1975. Т. 2. 896 с.

[31] , Стрижак конденсированных веществ при локальном нагреве. Новосибирск: Издательство СО РАН, 2010. 269 с.

Mathematic simulation of ignition process for gelled condensed substance by single heated metallic and non-metallic particles

© Glushkov Dmitriy Olegovich+, Zhdanova Alena Olegovna and

Strizhak Pavel Aleksandrovich*

National Research Tomsk Polytechnic University. Lenin avenue, 30. Tomsk, 634050. Russia.

Tel.: [phone] , 1910. E-mail: *****@***ru

Keywords: ignition, melting, evaporation, crystallization, oxidation, gelled condensed substance, heated particle, simulation.

Abstract

Mathematic simulation of main physical and chemical processes and phase exchanges at the ignition of gelled condensed substance (fuel) by local heating is performed. Conditions of interaction between near-surface layer of fuel and heated till high temperature metallic (steel, aluminum) and non-metallic (ceramic, carbon) particles from various origin are investigated. Values of main integral characteristic process – ignition time delay are determined. Dependences of ignition time delay from energy source temperature are parison of ignition conditions for gelled, liquid and solid condensed substances at local heating is performed.