Investigation of Macrokinetic Parameters of Combustion of (Ti + C)-Based Powder and Granular Mixtures: Elucidation of the Negative Activation Energy Paradox

B. S. Seplyarski; Сеплярский Б. С.; R. A. Kochetkov; Кочетков Р. А.; T. G. Lisina; Лисина Т. Г.; N. I. Abzalov; Абзалов Н. И.; D. S. Vasilyev; Васильев Д. С.

doi:10.31857/S0207401X23090108

Исследование макрокинетических параметров горения порошковых и гранулированных смесей на основе Ti + C. Объяснение парадокса “отрицательной энергии активации”

Авторы: Сеплярский Б.С.¹, Кочетков Р.А.¹, Лисина Т.Г.¹, Абзалов Н.И.¹, Васильев Д.С.¹
Учреждения:
1. Институт структурной макрокинетики и проблем материаловедения им. А.Г. Мержанова Российской академии наук
Выпуск: Том 42, № 9 (2023)
Страницы: 11-19
Раздел: Горение, взрыв и ударные волны
URL: https://rjsvd.com/0207-401X/article/view/674825
DOI: https://doi.org/10.31857/S0207401X23090108
EDN: https://elibrary.ru/XXEQLA
ID: 674825

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ
Доступ закрыт

Доступ предоставлен
Доступ закрыт

Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация

Впервые выполнено сравнительное исследование макрокинетических параметров горения порошковых и гранулированных смесей Ti + C при разбавлении их металлическими порошками. Скорости горения порошковых смесей (Ti + C) + 20% Me (Me = Ni, Cu) оказались выше, чем смеси Ti + C, несмотря на более низкую температуру горения, что противоречит теоретическим представлениям о зависимости скорости горения от максимальной температуры в конденсированной гетерогенной среде. При разбавлении смеси Ti + C порошками Ti или TiC такого противоречия нет. Полученные данные объяснены с помощью конвективно-кондуктивной модели горения сильным влиянием примесного газовыделения из титана перед фронтом горения. По значениям скорости горения смесей с гранулами разных размеров получены значения времени передачи горения между гранулами и скорости горения вещества внутри гранул, а также количественная оценка тормозящего влияния примесных газов в порошковых смесях. Для смеси (Ti + C) + 20% Ni время воспламенения гранул оказалось меньше 1 мс. Путем сравнения параметров горения гранулированных смесей титана с сажей, разбавленных другими металлическими порошками и карбидом титана, объяснена эффективность передачи горения между гранулами при наличии горячего расплава Ni.

Ключевые слова

макрокинетика, сомораспространяющийся высокотемпературный синтез, порошковые смеси, гранулированные смеси, примесное газовыделение.

Список литературы

Костин С.В., Кришеник П.М., Рогачев С.А // Хим. физика. 2021. Т. 40. № 1. С. 24; https://doi.org/10.31857/S0207401X21010076
Турсынбек С., Зарко В.Е., Глотов О.Г. и др. // Хим. физика. 2020. Т. 39. № 5. С. 16; https://doi.org/10.31857/S0207401X20050118
Силяков С.Л., Юхвид В.И., Хоменко Н.Ю. и др. // Хим. физика. 2020. Т. 39. № 9. С. 94; https://doi.org/10.31857/S0207401X20090113
Кочетов Н.А., Сеплярский Б.С. // Хим. физика. 2020. Т. 39. № 9. С. 39; https://doi.org/10.31857/S0207401X20090058
Мержанов А.Г., Рогачев А.С., Умаров Л.М., Кирьяков Н.В. // Физика горения и взрыва. 1997. Т. 33. № 4. С. 55.
Щербаков В.А., Сычев А.Е., Штейнберг А.С. // Физика горения и взрыва. 1986. Т. 22. № 4. С. 55.
Мукасьян А.С., Шугаев В.А., Кирьяков Р.М. // Физика горения и взрыва. 1993. Т. 2. № 1. С. 9.
Камынина О.К., Рогачев А.С., Умаров Л.М. // Физика горения и взрыва. 2003. Т. 39. № 5. С. 69.
Сеплярский Б.С., Вадченко С.Г. // Докл. АН. 2004. Т. 398. № 1. С. 72.
Алдушин А.П., Мартемьянова Т.М., Мержанов А.Г. и др. // Физика горения и взрыва. 1972. Т. 8. № 2. С. 202.
Dunmead S.D., Readey D.W., Semler C.E. // J. Amer. Ceram. Soc. 1989. V. 72. P. 2318.
Varma A., Rogachev A.S., Mukasyan A.S., Hwang S. // Adv. Chem. Eng. 1998. V. 24. P. 79.
Rogachev A.S. // Intern. J. Self-Propag. High-Temp. Synth. 1997. V. 6. № 2. P. 215.
Сеплярский Б.С. // Докл. АН. 2004. Т. 396. № 5. С. 640.
Rubtsov N.M., Seplyarskii B.S., Alymov M.I. Ignition and Wave Processes in Combustion of Solids. Springer International Publishing AG, Cham, Switzerland, 2017; https://doi.org/10.1007/978-3-319-56508-8_4
Seplyarskii B.S., Kochetkov R.A. // Intern. J. Self-Propag. High-Temp. Synth. 2017. V. 26. № 2. P. 134.
Сеплярский Б.С., Кочетков Р.А., Лисина Т.Г., Абзалов Н.И. // Физика горения и взрыва. 2021. Т. 57. № 1. С. 65; https://doi.org/10.15372/FGV20210107
Nikogosov V.N., Nersesyan G.A., Shcherbakov V.A., Kharatyan S.L., Shteinberg A.S. // Intern. J. Self-Propag. High-Temp. Synth. 1999. V. 8. № 3. P. 321.
Seplyarskii B.S., Kochetkov R.A., Lisina T.G., Rubtsov N.M., Abzalov N.I. // Combust. and Flame. 2022. V. 236. P. 111811; https://doi.org/10.1016/j.combustflame.2021.111811
Зенин А.А., Мержанов А.Г., Нерсисян Г.А. // Физика горения и взрыва. 1981. Т. 17. № 1. С. 79.
Slezak T., Zmywaczyk J., Koniorczyk P. // AIP Conf. Proc. 2019. V. 2170. Issue 1. 020019; https://doi.org/10.1063/1.5132738
Корольченко И.А., Казаков А.В., Кухтин А.С., Крылов В.Л. // Пожаровзрывобезопасность веществ и материалов. 2004. Т. 13. № 4. С. 36.
Хусид Б.М., Хина Б.Б., Баштовая Е.А. // Физика горения и взрыва. 1991. Т. 6. № 6. С. 64.
Зиновьев В.Е. Теплофизические свойства металлов при высоких температурах. М.: Металлургия, 1989.
Мержанов А.Г., Рогачев А.С., Мукасьян А.С., Хусид Б.И. // Физика горения и взрыва. 1990. Т. 26. № 1. С. 110.
Bellen P., Kumar K.C.H., Wollants P. // Intern. J. Mater. Res. 1996. V. 87. № 12. P. 972; https://doi.org/10.1515/ijmr-1996-871207
Kumar K.C.H., Ansara I., Wollants P., Delaey L. // Ibid. № 8. P. 666; https://doi.org/10.1515/ijmr-1996-870811