Горение одиночных частиц металла в горелках

Воспламенение и горение металлических частиц в газовых горелках изучено А. Мачеком с сотр.^[1] Ими применена плоскопламенная газовая горелка, в которой сжигается смесь пропана или оксида углерода с кислородом. В качестве разбавителя использовался азот. Продукты сгорания представляли собой: при сжигании пропана — 7−37% кислорода, 12−26% водяных паров, остальное — смесь СO2, СО и азота; при сжигании оксида углерода — 16−43% кислорода, 42−46% СO2, остальное — СО. Температура газа измерялась методом обращения спектральных линий и достигала обычно 2300 К (скорость окислителя — ~10−2 м/с, нормальное атмосферное давление). Нужное число металлических частиц размером в десятки микрометров отбиралось дозирующим устройством и транспортирующим газом вводилось в ламинарный газовый поток. Процесс фотографировался на неподвижную пленку. Продукты сгорания и частицы, погашенные на различных стадиях горения, изучали путем микроскопического и рентгеноструктурного анализа.

Покадровое фотографирование позволило зафиксировать факт воспламенения и тем самым определить температуру воспламенения. По месту возникновения следов горящих частиц на фотографиях определяли момент воспламенения и вычисляли время задержки воспламенения; по длине треков определяли время горения частиц. Вид треков (ширина, яркость, однородность, наличие вращения, поворотов, дробление) и вид продуктов неполного и полного сгорания (размер, форма, прозрачность) позволяют создать представление о характере и последовательности процессов, протекающих при горении.

В работе Д. А. Гордона [9, с. 35] применена цилиндрическая горелка с кольцеобразным (так называемый открытый центр) или сплошным (закрытый центр) несущим пламенем. Газовые горелки различных конструкций были использованы для изучения горения одиночных металлических частиц и в ряде других работ. Фотографирование велось на неподвижную или движущуюся пленку, окислительной средой служили смеси, содержащие кислород, углекислый газ, оксид углерода, водяной пар, азот, аргон, гелий. М. А. Гуревич с сотр. применил для изучения горения металлических частиц аргоно-дуговую плазменную горелку, способную развивать температуру до 3000 К^[2].

Горение одиночных частиц металла в электронагревателях

Для изучения горения металлических частиц применяется трековая установка, предложенная В. А. Федосеевым^[3]. В специальных смесителях приготавливается газ заданного состава, который затем поступает в электрические печи и нагревается до заданной температуры (до 1400 К). Нагретый газ вводится в реакционную трековую трубу. На начальном участке трубы устанавливается дозирующее устройство, подающее металлические частицы в поток горячего окислительного газа. Воспламенение и горение частиц регистрируются фотокамерой или фотоэлектрическим прибором. Температура воспламенения металлических частиц определяется постепенным повышением температуры окислительного газа.

По фотографиям треков частиц или по осциллограмме, показывающей яркость свечения частиц, устанавливаются время задержки воспламенения, время горения и характер горения частиц. Преимуществом трековых труб является возможность независимого регулирования состава окислительного газа и его температуры, что затруднено в горелках. Однако электронагреватели способны развивать значительно меньшую, чем горелки, температуру.

• [1] Материалы 14-го Международного симпозиума по горению, Питтсбург, 1971 (MacekA., SempleJ. М. Combustion of Boron Particles at Elevated.

  .

  Pressures // Thirteenth Symposium (Int.)on Combustion. Pittsburgh, 1971. P.821−836).

• [2] Гуревич М. А., Лапкина К. И., Онеров E. С. Предельные условия воспламенения частицы алюминия // Физика горения и взрыва. 1970. Т. 6. № 2. С. 172−176.
• [3] Федосеев В. А. Теплои массообмен капли в нагретом потоке // Сб.: Физика горения. Киев: Наукова думка, 1966. С. 17.