ИССЛЕДОВАНИЕ ПОЖАРООПАСНЫХ СВОЙСТВ НИТРАТНО-МАГНИЕВЫХ СМЕСЕЙ

Краткое содержание

У ВСТУПІ обґрунтовано вибір та актуальність теми дослідження, сформульовано мету роботи, задачі досліджень, наукову новизну та практичну значимість роботи.

         У ПЕРШОМУ РОЗДІЛІ наведено аналіз літературних даних стосовно процесів горіння піротехнічних сумішей, які належать до МКС, а також аналіз відомих результатів теоретичних та експериментальних досліджень швидкості горіння в конденсованих системах типу "горюче + окисник" у залежності від таких факторів: початкова температура суміші, тиск, швидкість зустрічного потоку повітря та швидкість  обертання піротехнічного виробу.

         Аналіз існуючих математичних моделей горіння в МКС показав, що для сумішей нелетких горючих речовин з окисниками, що піддаються газифікації, до яких належать суміші системи Mg+NaNO₃, найбільш досконалою моделлю є схема Лейпунського-Новожилова. Однак застосування цієї схеми до сумішей системи Mg+NaNO₃ не дає задовільного збігу розрахункових значень швидкості горіння з експериментальними даними.

         Слід також зазначити, що в доступних літературних джерелах відсутні теоретичні узагальнення та моделі горіння таких сумішей за наявності зустрічного потоку повітря і в умовах обертання піротехнічного виробу.

         За результатами аналізу відомих експериментальних даних щодо залежності швидкості горіння (u) в МКС від таких важливих параметрів, як початкова температура суміші (Т₀), зовнішній тиск (Р), швидкість зустрічного газового потоку (W) та кутова швидкість обертання (ω), виявлено певні закономірності.

На підставі проведеного аналізу нормативних, науково-технічних, патентних джерел стосовно МКС сформульовано мету і задачі досліджень піротехнічних сумішей систем ”магній + нітрат натрію” та основні напрямки їх розв’язання.

         У ДРУГОМУ РОЗДІЛІ наведено результати теоретичних досліджень процесів горіння в конденсованих системах ”магній + нітрат натрію” в статичних та динамічних умовах.

         Запропоновано математичну модель горіння газонепроникних сумішей ”магній + нітрат натрію” в статичних умовах (за відсутності зустрічного газового потоку та обертання), яка  дає змогу прогнозувати ступінь впливу технологічних характеристик сумішей та зовнішніх умов на процес їх горіння.

         За результатами аналізу отриманих експериментальних даних про фізико-хімічні процеси, які відбуваються під час горіння сумішей ”магній + нітрат натрію” (розглядались газонепроникні суміші з коефіцієнтом ущільнення К_y = 1, коефіцієнтом надлишку окисника 0,4 < α < 2,0 і розміром часток магнію d_М « 100 мкм), висловлено припущення, що процес перетворення вихідної суміші у фронті горіння на продукти згоряння в першому наближенні є стаціонарним, одномірним і відбувається у трьох просторово розділених зонах (рис. 1):

         Зона І – прогрітий шар у конденсованій фазі ( к-фазі), де можна  знехтувати хімічними перетвореннями.

         Зона ІІ – реакційна зона  к-фази, в якій з твердої суміші утворюється  газ і вивільняються окремі частки металу. В межах цієї зони відбувається розплавлення і розклад окисника з поглинанням тепла та енергійне екзотермічне окиснення часток металу за реакціями, для яких енергії активації Е значно перевищують величину RT. Займання  часток металу в контакті з газовим середовищем відбувається у поверхневому шарі (II зона), який характеризується середньою температурою Т_П. Частки магнію з поверхні горіння надходять у газову фазу (г-фазу).

         Зона ІІІ – зона тепловиділення г-фази. В цій зоні дисперговані частки металу згоряють у дифузійному режимі в потоці продуктів розкладу окисника, утворюючи продукти згоряння з температурою Т_Г. Реакції, які призводять до виділення тепла в цій зоні, відбуваються уздовж усієї зони тепловиділення г-фази. Виділене тепло передається в к-фазу за механізмами теплопровідності й радіації.