Скорость горения твердых горючих веществ и жидкостей. Факторы, влияющие на скорость горения

Методы определения скорости горения пиросоставов базируются на фиксации временя начала и конца горения столбика состава определенной длины. Эта фиксация осуществляется визуально (при атмосферном давлении), при помощи термопар, фоторегистра или кинокамеры.

Существует два способа для количественной характеристики скорости горения: линейной скорости и в мм/с и массовой скорости ит, выражаемой в размерности г/см2-с; последняя показывает количество состава, сгорающее в 1 секунду единицы горящей поверхности. Массовую скорость горения можно вычислить по формуле Um = 0,1 u*d где d- плотность состава в г/см3.

Как было уже указано, горение протекает равномерно лишь при достаточном уплотнении состава. Для оценки степени уплотнения "необходимо определить коэффициент уплотнения /С, представляющий собой частное от деления практически достигнутой плотности d на предельную плотность состава dmax последняя находится вычислением исходя из плотности компонентов состава:

dmax = ..............100...................

A/d1 + b/d2 + ... n/dn

где di, d1 d2, . . ., dn, - плотность компонентов;

а, Ь, . .., п - содержание этих компонентов в составе в %.

Для большинства спрессованных составов коэффициент уплотнения колеблется в пределах 0,7-0,9. Насыпная плотность порошкообразных составов составляет 40-60% от dmax.

Для различных составов линейная скорость горения колеблется весьма значительно: от десятых долей мм/с (для дымовых составов) до 20-30 мм/с (для быстрогорящих осветительных составов).

От каких же факторов зависит скорость горения сосгавов?

Скорость сложнейшего физико-химического процесса - горения - определяется скоростью отдельных (элементарных) химических реакций и процессами диффузии и теплопередачи из одной зоны реакции в другую.

Интенсивность теплопередачи в значительной мере определяется разностью температур в различных зонах реакции. Составы, имеющие наиболее высокую температуру пламени, являются, как правило, и наиболее быстро горящими.

Однако существующие исключения из этого правила показывают, что высокая температура в пламени является только одним из факторов, определяющих скорость горения составов.

1 Пористость состава будет характеризоваться значением (-К). Следовательно, пористость спрессованных составов лежит в пределах 0,3-0,1.

Скорость горения в большой степени зависит от наличия в составе низкоплавящихся или легколетучих компонентов. При наличии их то тепло, которое пр:и других условиях вызвало бы резкое повышение температуры в зоне реакции, расходуется на плавление или испарение этих веществ.

Именно этим в значительной мере объясняется тот факт, что низкоплавящиеся органические вещества (смолы, парафин, стеарин и др.) при введении их в двойные смеси (окислитель - мегалл) резко уменьшают скорость горения.

Ведущими в процессе горения являются высокоэкзотермические (пламенные) реакции.

Однако скорость многостадийного процесса горения в целом определяется прежде всего тем, с какой скоростью протекает наиболее трудно и медленно идущая стадия процесса; такими являются эндотермические химические процессы.

Во многих случаях скорость горения составов определяется скоростью процесса разложения окислителя.

Объективным показателем, характеризующим легкость разложения окислителя, может служить парциальное давление над ним кислорода при различных температурах.

Как известно, константа скорости химической реакции К, чрезвычайно сильно возрастает при повышении температуры по закону

где В- предэкслоненциалыный множитель;

Е- энергия активации в ккал/г-моль (кДж/г-моль);

R - газовая постоянная.

Но знание максимальной температуры и энергии активации процесса не дает нам реальной возможности вычисления скорости горения, так как горение - это совокупность химических реакций, протекающих в неизотермических условиях.

Безусловно, очень важно знание промежуточных стадий процесса горения. Но для "выяснения их требуется проведение весьма сложного эксперимента; в настоящее время данные эти для большинства пиросоставов, к сожалению, отсутствуют.

Переходя к рассмотрению фактического материала, следует указать, что скорость горения составов определяется как их рецептом (химические факторы), так и условиями горения (физические факторы).

Под химическими факторами понимается влияние:

1) индивидуальных свойств компонентов состава;

2) количественного соотношения между ними;

3) ускоряющего действия каталитических добавок. Из рассмотрения данных о скорости горения сильно уплотненных составов при атмосферном давлении и 20° С следует, что наиболее быстрогорящими являются двойные смеси нитратов щелочных (или щелочноземельных) металлов с магнием, содержащие в себе 40-65% магния. Еще быстрее горят составы с цирконием.

Составы с алюминием при условии одинакового измельчения металла горят значительно медленнее, чем составы с магнием 1. Одна из причин - большая разница в температуре кипения магния и алюминия: 1100 и ~2300° соответственно. Медленно горят составы, содержащие в качестве основного горючего бериллий, бор или кремший. Чем выше температура воспламенения горючего, тем меньше при прочих равных условиях скорость горения состава. Возможно, имеется также взаимосвязь между скоростью горения состава я числом Пиллинга и Бэдворса для содержащегося в составах металла,(а также В и Si). Для быст-рогорящих металлов, Mg ,и Zr эти числа соответственно равны 0,81 и 1,45; для Be, Si и В эти числа больше и равны соответствeнно 1,75; 2,04 и 4,08.

При практическом использовании смесей, содержащих алюминий, происходит неполное его сгорание. Горение капель алюминия в газовом потоке изучалось многими авторами . Большое внимание было уделено процессу горения тройной системы:

МН4СlO4+ органическое горючее+А1.

А. Ф. Беляев делает следующие выводы:

1. Увеличение концентрации алюминиевого порошка (в тройной смеси, прим. авт. данной книги)приводит к увеличению времени горения его частиц.

2. Увеличение времени горения происходит за счет ухудшения газового состава окисляющей среды и в результате агломерации (курсив автора), которая приводит к укрупнению горящих частиц алюминия.

3. Агломераты, помимо алюминия, содержат значительное количество продуктов частичного разложения органического горючего. Время горения агломератов зависит от количества содержащегося в них алюминия».

Находящиеся в газовом потоке (в дымогазовой зоне пламени) капли алюминия покрыты слоем оксидной пленки и доступ газа-окислителя к еще не окисленному металлу затруднен. Нарушение оксидной пленки на капле металла может быть вызвано:

1) плавлением Аl2О3 (при 2030° С);

2) пробиванием ее изнутри парями металла при температуре, близкой к температуре его кипения (~2300°С). Следовательно, горение капель алюминия протекает весьма интенсивно в том случае, когда температура пламени превышает 2200-2300° С.

* Один из возможных способов активизации горения частиц алюминия - покрытие их магниевой пленкой.

рических двойных смесей (NH4C104+ органическое вещество) при 20 атмосферах. Было изучено 25 различных твердых органических веществ.

Медленнее всех горели смеси с органическими кислотами - 3,0 мм/с, быстрее - смеси со спиртами и углеводородами, 4,5- 4,8 мм/с, еще быстрее смеси с аминами и нитросоединениями, 5,4-6,0 мм/с, затем смеси с нитраминами - 7,0 мм/с; смесь с ферроценом горела значительно быстрее всех других - 15 мм/с.

Авторы работы пришли к выводу, что в данном случае скорость горения не зависит от калорийности смесей, а определяется прочностью слабейшей связи в молекуле горючего; прочность связи уменьшается до ряду С-С, С-NH2, С-NОз, N-NO2. Большую скорость горения смеси с ферроцаном (C5H5)2Fe авторы объясняют каталитическим действием образующейся в результате горения окиси железа.

По вопросу о зависимости максимальной скорости горения от соотношения компонентов в смеси высказываются следующие соображения.

Составы делятся на две группы, в первой из которых максимум скорости горения лежит вблизи стехиометрического соотношения между компонентами (K="0,7/0,9), а для второй группы резко сдвинут в сторону избытка горючего (вплоть до K1 < O,1).

К первой группе относятся составы, в которых основным горючим является органическое связующее, а порошок металла играет лишь роль добавки.

Ко второй группе относятся составы, где основным горючим является порошок металла, а органическое связующее используется лишь как добавка, улучшающая механические свойства заряда.

В соответствии с этим скорость горения двойных смесей окислитель - металл быстро возрастает с увеличением содержания в составе металлического горючего (конечно, до известного предела; для магния этот предел равен 60-70%). Это в известной мере связано с повышением теплопроводности состава при увеличении в нем содержания металла.

Циркониевые составы устойчиво горят при содержании циркония до 80%.

По данным А. Ф. Беляева, двойные смеси КС104-W устойчиво горят при содержании вольфрама до 90-95%. Надо думать, что значение предельного содержания металла, при котором смеси еще.способны,к горению, определяется не только термохимией процесса или легкостью окисления металла, но и его плотностью; она увеличивается по ряду Mg->Zr- >-W. При горении составов, содержащих сплав А1-Mg, наблюдается своеобразное явление: сначала из частичек сплава испаряется и в парах сгорает магний и лишь позднее сгорает алюминий.

*К - обеспеченность состава окислителем.

При одинаковом содержании металла двойные смеси NaNO3 с магнием горят быстрее, чем смеси NaClO3 с магнием. Возможно, причиной этого является экзотермическое взаимодействие расплава нитрата с магнием в конденсированной фазе. Значительную роль здесь играет также то обстоятельство, что газовая

Таблица 8.1

среда в случае нитратов будет состоять из смеси оксидов азота и кислорода, а в случае хлоратов - только из кислорода.

Из смесей, не содержащих в себе металлических горючих, быстро горят многие хлоратные смеси и дымный порох. В работах А. Ф. Беляева рассматривается влияние серы на скорость горения дымного пороха ;

имеется также работа Бентура и др. о влиянии на скорость горения пороха различных органических добавок.

Среднюю скорость горения имеют смеси нитр.ата калия с древесным углем или идитолом.

Данные о скорости горения различных видов составов приведены в табл. 8.1.

Составы с нитратами, не содержащие порошков металлов, горят в большинстве случаев медленно и малоинтенсивно.

Скорость горения некоторых хлоратных и нитратных смесей показана в табл. 8.2.

Конец работы -

Эта тема принадлежит разделу:

А. А. Шидловский: Развитие химии и физики горения

ПРЕДИСЛОВИЕ... Многочисленные и весьма разнообразные пиротехнические средства находят широкое... Развитие химии и физики горения обеспечивает возможность создания новых видов пиротехнических составов...

Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ:

Что будем делать с полученным материалом:

Если этот материал оказался полезным ля Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:

Твитнуть

Все темы данного раздела:

ОСНОВЫ ПИРОТЕХНИКИ
Издание четвертое, переработанное и дополненное Допущено Министерством высшего и среднего специального образования СССР в качестве учебного пособия

ОБЩЕЕ ПОНЯТИЕ О ПИРОТЕХНИЧЕСКИХ СРЕДСТВАХ И СОСТАВАХ
Слово «пиротехника» произошло от греческих слов: пир - огонь и техне - искусство, уменье. Пиротехника - это наука о свойствах пиротехнических (огневых) составов и изделий из них и способах

ГОРЕНИЕ СОСТАВОВ
В фомме горения могут протекать высокоэкзотермические химические реакции. Наблюдаемое при этом в большинстве случаев образование пламени (или свечение) не является, однако, непременным признаком го

ТРЕБОВАНИЯ, ПРЕДЪЯВЛЯЕМЫЕ К ПИРОТЕХНИЧЕСКИМ СРЕДСТВАМ И СОСТАВАМ
Основное требование - это получение при действии пиротехнического средства максимального специального эффекта. Для различных средств специальный эффект обуславливается различными факторами. Этот во

НАЗНАЧЕНИЕ КОМПОНЕНТОВ
В пиротехнические составы входят следующие компоненты: а) горючие; б) окислители; в) связующие (цементаторы) - органические полимеры, обеспечивающие механическую прочност

ВОЗМОЖНЫЕ ВЫСОКОЭКЗОТЕРМИЧЕСКИЕ РЕАКЦИИ
Любая химическая реакция протекает с разрывом связей между атомами и образованием других новых связей. Очевидно, тепло будет выделяться в том случае, когда разрываемые связи будут слабыми,

СПОСОБНОСТЬ К ГОРЕНИЮ РАЗЛИЧНЫХ ВЕЩЕСТВ И СМЕСЕЙ
В соответствии с принципом Бертло (он, безусловно, справедлив для высокоэкзотермических реакций, протекающих при комнатной температуре) всякая химическая система, для которой возможна экзотермическ

ОКИСЛИТЕЛИ
Смесь горючего с окислителем является основой всякого пиротехнического состава. Сгорание горючих веществ на воздухе протекает обычно медленнее, чем сгорание их за счет кислорода окислителя

ВЫБОР ОКИСЛИТЕЛЕЙ
Окислитель должен быть твердым веществом с температурой плавления не ниже 50-60° С и обладать следующими свойствами: 1) содержать максимальное количество кислорода; 2) легко отдав

СВОЙСТВА ОКИСЛИТЕЛЕЙ
Наиболее существенными для пиротехники свойствами окислителей являются: 1) плотность; 2) температура плавления; 3) температура интенсивного разложения; 4) теплот

ГИГРОСКОПИЧНОСТЬ
Весьма гигроскопичны хорошо растворимые в воде соли магния, кальция и натрия, а также многие соли аммония. Количество воды, поглощаемой солями из воздуха, зависит от влажности и температур

ТЕХНИЧЕСКИЕ ТРЕБОВАНИЯ
К окислителям предъявляются следующие требования: 1. Максимальное содержание основного вещества (обычно не менее 98-99%). 2. Минимальное содержание влаги (не более 0,1-0,2%).

ВЫСОКОКАЛОРИЙНЫЕ ГОРЮЧИЕ
Наибольшее количество тепла при сгорании (см. табл. 3.1) выделяют следующие 12 простых веществ (элементов): металлы - литий, бериллий, магний, кальций, алюминии, титан и цирконий;

ТЕХНИЧЕСКИЕ ТРЕБОВАНИЯ К ПОРОШКАМ МЕТАЛЛОВ
1. Максимальное содержание активного (неокисленного) металла (для разных сортов порошков Mg и А1 от 90 до 98%). 2. Содержание примесей железа и кремния не более десятых долей процента.

ПРОИЗВОДСТВО ПОРОШКОВ МЕТАЛЛОВ
Изготовление порошков металлов производится следующими способами: 1) механическим измельчением; 2) распылением жидких металлов; 3) восстановлением оксидов; 4) эл

НЕОРГАНИЧЕСКИЕ ГОРЮЧИЕ СРЕДНЕЙ КАЛОРИЙНОСТИ
В составах, не выделяющих большого количества тепла, в качестве горючих могут быть использованы: марганец, вольфрам, молибден, хром, сурьма, а в дымовых составах - цинк, железо и другие простые вещ

ОРГАНИЧЕСКИЕ ГОРЮЧИЕ
Жидкие углеводороды - бензин, керосин, мазут, нефть и другие нефтепродукты, применяются в зажигательных смесях, сгорающих за счет кислорода воздуха. В табл. 3.6 дается характеристика некоторых их с

РОЛЬ СВЯЗУЮЩИХ. ИСПЫТАНИЕ ПРОЧНОСТИ ЗВЕЗДОК
Достигнуть высокой прочности составов только применением высоких давлении при прессовании не.всегда представляется возможным и целесообразным. В целях увеличения прочности изделии в составы вводят

ФАКТОРЫ, ВЛИЯЮЩИЕ НА ПРОЧНОСТЬ
Прочность спрессованного изделия зависит: 1) от.свойств основной смеси окислитель - горючее; 2) от свойств связующего и количества его в составе; 3) от степени измельчен

Некоторые свойства органических горючих веществ
Название и формула вещества Плотность, г/см3 Условный молекулярный вес Количество веществ а в г, сгорающее за счет 1 г кислорода

ПРИНЦИПЫ РАСЧЕТА ПИРОТЕХНИЧЕСКИХ СОСТАВОВ
Основные положения для расчета двойных смесей были даны в конце XIX столетия русским пиротехником П. С. Цытовичем. Он исходил из предположения, что горючее полностью сгорает за счет кислорода окисл

ДВОЙНЫЕ СМЕСИ
Пример 1. Реакция горения смеси, содержащей перхлорат калия и магний, может быть выражена уравнением KC104+4Mg=KCl+4MgO. (5.1) На 139 г перхлората калия приходитс

ТРОЙНЫЕ И МНОГОКОМПОНЕНТНЫЕ СМЕСИ
Часто тройные смеси можно рассматривать как состоящие из двух двойных смесей, содержащих в себе один и тот же окислитель. Однако наличие в составе двух разных горючих иногда резко изменяет направле

СОСТАВЫ С ОТРИЦАТЕЛЬНЫМ КИСЛОРОДНЫМ БАЛАНСОМ
Во многих случаях специальный пиротехнический эффект повышается, если в процессе сгорания горючего принимает участие не только окислитель, но и кислород воздуха. Это происходит потому, что

МЕТАЛЛОХЛОРИДНЫЕ СОСТАВЫ
В таких составах роль окислителя выполняет хлорорганическое соединение, горючим является порошок активного металла. Окислителя в этом случае должно быть взято столько, чтобы содержащегося

СОСТАВЫ С ФТОРНЫМ БАЛАНСОМ
Расчет составов с фторным балансом по своему принципу сходен с расчетом металлохлоридных составов. Роль окислителей выполняют соединения фтора (фториды малоактивных металлов или фтороргани

ВЫЧИСЛЕНИЕ ТЕПЛОТЫ ГОРЕНИЯ
Расчеты проводят яа основании закона Гесса, который формулируется так: количество тепла, выделяющееся при химической реакции, зависит только от начального и конечного состояния системы и не зависят

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ
Для определения теплоты горения сжигают определенную навеску состава в калориметрической бомбе. Количество выделившегося тепла определяют как произведение теплоемкости системы (вода + аппаратура) н

СВЯЗЬ МЕЖДУ НАЗНАЧЕНИЕМ СОСТАВОВ И ТЕПЛОТОЙ ИХ ГОРЕНИЯ
На основании экспериментальных данных можно установить связь между назначением составов и количеством тепла, выделяющегося при их сгорании (в ккал/г): Фотосмеси. .........................

ГАЗООБРАЗНЫЕ ПРОДУКТЫ ГОРЕНИЯ
Образование газообразных веществ тори горении наблюдается почти для всех видов пиросоставов. Из реально используемых составов совсем не дает их при сгорании, по-видимому, только железоалюминиевый т

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ ГОРЕНИЯ
Определение температуры горения пиросоставов имеет большое значение, так.как яляется критерием для оценки существующих составов и облегчает создание новых, более совершенных составов. Тем

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ
Температура горения большинства пламенных пиоосоставов лежит в пределах 2000-3000° С. Измерение температуры пламени таких составов проводится чаще всего при помощи оптических методов.

Tипы оптических пирометров
Пирометр с исчезающей нитью представляет собой визуальный фотометр, в котором яркость света, излучаемого исследуемым телом (пламенем), измеряется путем сравнения его с яркостью стандартного раскале

ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТЬ СОСТАВОВ
Начальный импульс - это количество энергии, необходимое для возбуждения реакции горения (для взрыва) в пиротехническом составе. Чем это количество энергии будет меньше, тем чувствительнее

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТИ К ТЕПЛОВЫМ ВОЗДЕЙСТВИЯМ
Определение температуры самовоспламенения Температурой самовоспламенения называется та наименьшая температура, до которой должен быть нагрет состав, для того чтобы произошло его сам

Дополнительные испытания
Для трудновоспламеняемых составов проводят дополнительные испытания их способности загораться от различных воспламенительных составов. При этом постепенно переходят от более слабых к более сильным

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТИ К МЕХАНИЧЕСКИМ ВОЗДЕЙСТВИЯМ
В процессе изготовления и уплотнения составов, как бы осторожно эти операции не проводились, неминуемо возникает трение, не исключена также возможность толчков и ударов. В артиллерийских с

Определение чувствительности к удару
Для определения чувствительности используют ту же аппаратуру, что и при испытании бризантных ВВ, т. е. вертикальные копры и роликовые приборчики (ГОСТ 4545-48). Пиросостав испытывают с грузом 10 кг

ФАКТОРЫ, ВЛИЯЮЩИЕ НА ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТЬ СОСТАВОВ К НАЧАЛЬНОМУ ИМПУЛЬСУ
Количество энергии, которое необходимо сообщить системе для возникновения в ней быстрой химической реакции, определяется, с одной стороны, возможяостя.ми ее собственной энергетики, а с другой - вну

МЕХАНИЗМ ГОРЕНИЯ
Процесс сгорания составов можно разделить яа три стадии: инициирование (зажжение) воспламенение горение. Инициирование обычно осуществляется при помощи те

Каталитические добавки
До сего времени не разрешена полностью проблема катализа при горении пиротехнических составов. Имеются работы по исследованию влияния различных каталитических добавок на скорость горорения модельны

Физические факторы
1. Плотность. Влияние плотности на скорость горения состава определяется тем, что с увеличением ее уменьшается возможность проникания горячих газов внутрь состава и тем самым замедляется процесс пр

ВЗРЫВЧАТЫЕ СВОЙСТВА СОСТАВОВ
Большинство пиросоставов предназначено для равномерного горения, и потому желательно, чтобы они обладали минимальными взрывчатыми свойствами или не имели их вовсе. Изготовление составов, и

Окислитель+алюминиевая пудра
Окислитель и его содержание в составе, % Расширение в блоке Трауцля, см8; количество смеси 10 г Скорость детонации, м/с КС104-66 В

Расширение в блоке Трауцля в см3 в зависимости от начального импульса; количество состава 20 г
Состав (неспрессованный), % Биьфирдов шнур Капсюль-детонатор № 8 Перхлорат калия - 85 Древесный уголь - 15

ФИЗИЧЕСКАЯ И ХИМИЧЕСКАЯ СТОЙКОСТЬ СОСТАВОВ
При хранения пиротехнических изделий в составах происходят физические и химические изменения. Они в некоторых случаях настолько существенны, что изделия становятся не годными для употребления, а ин

ФИЗИЧЕСКИЕ ИЗМЕНЕНИЯ
Физические изменения в составах чаще всего обусловливаются их увлажнением. При этом.происходит частичное растворение компонентов состава, изменение плотности и формы спрессованного заряда.

Составы, содержащие порошки магния или алюминия и неорганические окислители
Разложение этих составов при наличии влаги начинается с коррозии порошков металлов: Mg+2H20=Mg(OH)2+"H2; А1+ЗН20=А1(ОН)з+1,5Н2.

Составы, не содержащие порошков металлов
При увлажнении таких составов в большинстве случаев не происходит значительных химических изменений. Исключение составляют смеси, в которых присутствуют две растворимые в воде соли, способные реаги

МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ГИГРОСКОПИЧНОСТИ И ХИМИЧЕСКОЙ СТОЙКОСТИ
Предварительная оценка стойкости вновь создаваемых п.иро-составов получила название пробы на совместимость компонентов. В некоторых случаях для этой цели может быть использована описанная ранее про

ДОПУСТИМЫЕ СРОКИ ХРАНЕНИЯ
Увлажнение составов приводит обычно к снижению специального эффекта. Влажные составы при горении развивают более низкую температуру, излучают меньшее количество света. Снижение «активности» металло

ОСВЕТИТЕЛЬНЫЕ СОСТАВЫ И СРЕДСТВА
При современном состоянии боевой техники неизмеримо возросло значение действий войск ночью. Ночная темнота, хотя и затрудняет ведение наступательных и оборонительных операций, но позволяет тем не м

Средства артиллерии
Бес парашютный осветительный снаряд по устройству сходен с зажигательным термитно-сегментным снарядом (см. рис. 15.8), в котором вместо зажигательных элементов имеется до 1,6 осветительных элементо

Общевойсковые средства
Наиболее массовыми из общевойсковых средств являются осветительные патроны (беспарашютные и парашютные, выстреливаемые из пистолета-ракетницы, и реактивные). На рис. 11.5 показано устройст

СВЕТОВЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ОСВЕТИТЕЛЬНЫХ СОСТАВОВ И СРЕДСТВ
1. Единицей силы света является новая свеча (св), равная 1/600 000 силы света, получаемой с 1 м2 поверхности черного тела в направлении нормали при температуре затвердевания платины (1 св= 1,005 ме

ТЕПЛОВОЕ И ЛЮМИНЕСЦЕНТНОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ
Излучение твердых и жидких тел подчиняется законам излучения абсолютно черного тела (далее АЧТ, см. § 6 в гл. VI). При высоких температурах (500° С и выше) оно аначительно уве- * Это вычис

СПЕЦИАЛЬНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ К ОСВЕТИТЕЛНЫМ СОСТАВАМ; ДВОЙНЫЕ СМЕСИ
При сгорании весовой единицы состава должно выделяться максимальное количество световой энергии, причем желательно, чтобы основная часть ее выделялась в спектральной области, к которой наиболее чув

Термохимические характеристики двойных смесей
Окислитель в смеси горения смеси Теплота горения смеси, ккал/г Ва (N03)2 BaSO4 Ва (N03)

Светотехнические характеристики двойных смесей нитрата бария с алюминиевой пудрой
№ состава Содержание алюминия, % Плотность, г/см3 Скорость горения, мм/с Сила света, тыс. ев (кд) Удельная светосумма

МНОГОКОМПОНЕНТНЫЕ ОСВЕТИТЕЛЬНЫЕ СОСТАВЫ
Реальный рецепт состава создают исходя из заданной линейной скорости горения, стремясь при этом получить значение удельной светосуммы не менее 20-25 тыс св-с/г. К описанным выше двойным смесям окис

Рецепты многокомпонентных осветительных составов в ч/о
№ состава.Окислитель Металлическое горючее Связующее Прочие компоненты Использовался в осветительных изделиях

Самоотвёрждающиеся составы
В последнее время предложен ряд составов, не требующих при изготовлении "изделий прессования под большими давлениями. Монолитность состава в изделии достигается, в результате его самоотверждения, п

ФАКТОРЫ, ВЛИЯЮЩИЕ НА ЭФФЕКТИВНОСТЬ ОСВЕТИТЕЛЬНЫХ СОСТАВОВ И СРЕДСТВ
Интенсивность света, спектральный состав излучения, продолжительность и равномерность горения факелов (или звездок) зависят от многочисленных факторов. Светотехнические показатели изделия

КРАТКИЕ СВЕДЕНИЯ О ПИРОТЕХНИЧЕСКИХ ИК-ИЗЛУЧАТЕЛЯХ
Пиротехнические инфракрасные излучатели нашли применение в ракетно-космической технике на беспилотных мишенях, используемых для испытания ракет с ИК-головками самонаведения, в системах слежения за

Характеристики пиротехнических ИК-излучателей
Размеры, мм Выходной по Индекс Количество

Энергетические величины и единицы
Термин Определение Единица измерения Энергия излечения (лу Энергия, переносимая излучением Дж

ФОТОМЕТРИРОВАНИЕ И РАДИОМЕТРИРОВАНИЕ ПЛАМЕН ПИРОТЕХНИЧЕСКИХ СОСТАВОВ
Основой практического фотометрирования и радиометрирова-ния пламен является измерение освещенности или энергетической освещенности (облученности) Е соответствующих приемников. По ос

ФОТООСВЕТИТЕЛЬНЫЕ СОСТАВЫ
Эти составы применяются для получения кратковременных световых вспышек с силой света от нескольких миллионов до нескольких миллиардов свечей и продолжительностью до десятых долей секунды. В отличие

НОЧНОЕ ВОЗДУШНОЕ ФОТОГРАФИРОВАНИЕ
Весьма важными являются работы по созданию новых высокоэффективных средств разведки. Известно, что за рубежом создаются комплексные системы разведки, включающие различные технические средства: фото

ФОТОМАТЕРИАЛЫ
Фотоматериалы (аэрофотопленки), применяемые при аэрофотосъемке, разнообразны: они различаются по светочувствительности, контрастности, то спектральной чувствительности, фотографической широте и раз

ФОТОАВИАБОМБЫ
Основное требование, предъявляемое к фотоавиабомбе,- это максимальная сила света вспышки при ее взрыве. При условии согласования с работой фотоаппарата и высокой чувствительностью фотопленки это до

ФОТО ПАТРОНЫ
Для съемки со средних и малых высот (от 0,Г5 до 2,6 км) применяют фотоосветительные патроны (фотопатроны); их транспортируют в многоствольных кассетах, из которых выстреливают в момент фотосъемки.

Основные характеристики фотоосветительных патронов
Тип патрона Длина и диаметр мм Общий вес г Количе ство фотосм еси г Максима льная сила света

ФОТОСОСТАВЫ. ФАКТОРЫ, ВЛИЯЮЩИЕ НА СВЕТОТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ВСПЫШЕК И СВОЙСТВА ФОТОСОСТАВОВ
Фотоосветительные составы делятся на две группы: фотосмеси - механические смеси тонкоизмельченных порошков металлов (алюминия, магния и их сплавав) и кислородсодержащих юолей (КС104, Ba(NO3) 2 и др

МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ХАРАКТЕРИСТИК ФОТОВСПЫШЕК
К количественным характеристикам фотовспышек относятся максимальная сила света Imах вспышки в свечах; продолжительность всей вспышки t в секундах; время от начала вспышки до наступления макс

СВЕТОВЫЕ ИМИТАТОРЫ, ФОТОЗАРЯДЫ-МАРКЕРЫ
Световой и дымовой эффекты, сопровождающие взрыв небольших зарядов черного пороха, пиротехнических составов, а иногда и слабых взрывчатых веществ с дымоблескоусиливающими добавками уже давно исполь

ТРАССИРУЮЩИЕ СРЕДСТВА
С принятием на вооружение армий ряда стр.ан малокалиберного нарезного оружия возникли большие трудности в корректировке огня, так как при стрельбе на большие дальности крайне трудно оценить расстоя

Назначение трассеров и требования к ним
Трассирующие средства (трассеры) при полете оставляют огневой (или дымовой) след (трассу) и делают видимой траекторию полета снаряда (пули, авиабомбы). Трассер - это шашка из пиротехническ

Трассирующие пули
Различают собственно трассирующие пули; бронебойно-трас-сирующие (БТ) и бронебойно-зажигательно-трассирующие (БЗТ). Трассирующая пуля (рис. 13.1) - это плакированная оболочка, в которой по

Артиллерийские снаряды
Конструкции снарядных трассеров весьма разнообразны. На рис. 13.3 показан трассер механического воспламенения с упрощенным взрывателем типа «Бофорс». В момент выстрела ударник 8 оседает под

Снаряды с самоликвидацией через трассер
Для того чтобы предотвратить падение на землю неразорвавшихся зенитных снарядов, их обычно снабжают устройствами для самоликвидации их в воздухе, если снаряд не попал в цель. Самоликвидаци

Трассеры к управляемым реактивным снарядам (PC) и авиабомбам. Специальные виды трассеров
К трассерам для управляемых реактивных снарядов и авиабомб предъявляется дополнительное требование минимального дымообразования, с тем чтобы дымовой шлейф не ухудшал видимость трассера или условия

ТРАССИРУЮЩИЕ СОСТАВЫ
К трассирующим составам предъявляются следующие требования. Прежде всего они должны: 1) выделять при горении максимальное количество световой энергии; 2) гореть с определенной неб

ВОСПЛАМЕНИТЕЛЬНЫЕ СОСТАВЫ ДЛЯ ТРАССЕРОВ
В..качестве воспламенительных.составов в данном случае используют смеси, дающие мало газовой фазы, и жгучие шлаки, например, смесь из 80% BaO2, 18% Mg и 2% связующего. Скорость горения так

ФАКТОРЫ, ВЛИЯЮЩИЕ НА ЭФФЕКТИВНОСТЬ ТРАССИРУЮЩИХ СОСТАВОВ И ТРАССЕРОВ
Характеристики трассирующих составов и средств зависят от следующих основных факторов: рецепта состава, размера частиц компонентов, степени уплотнения, диаметра шашки, материала оболочки, температу

ВИДИМОСТЬ ТРАССЫ И РАСЧЕТ НЕОБХОДИМОЙ СИЛЫ СВЕТА ПЛАМЕНИ
Восприятие глазом светящейся точки, находящейся на большом расстоянии, зависит прежде.всего от общей освещенности местности и яркости фона, на котором она (точка) наблюдается. Яркость фон

ИСПЫТАНИЯ ТРАССЕРОВ
Качество трассеров характеризуется временем горения, силой света и цветностью пламени (доминирующая длина волны и насыщенность). Для измерения этих характеристик используется та же аппаратура, что

СИСТЕМЫ СИГНАЛИЗАЦИИ. ТРЕБОВАНИЯ, ПРЕДЪЯВЛЯЕМЫЕ К СОСТАВАМ
Составы сигнальных огней предназначаются для подачи сигналов ночью, а также и днем. Наиболее употребительной системой сигнализации является трехцветная - с тгримеяенибм красного, желтого и

ХАРАКТЕР ИЗЛУЧЕНИЯ ПЛАМЕНИ
Идеальным следовало бы признать такое излучение пламени, которое приходилось бы целиком на, какую-либо одну часть спектра. В этом случае излучение было бы монохроматическим и чистота цвета пламени

РАЗРАБОТКА РЕЦЕПТОВ СОСТАВОВ И ОСНОВНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ К ИХ КОМПОНЕНТАМ
1. Количество энергии, выделяющееся при торении состава, должно быть достаточным для возбуждения или ионизации находящихся в пламени атомов или молекул. Достаточно мощное цветное излучение

СОСТАВЫ ЖЕЛТОГО ОГНЯ
Для получения желтого пламени в пиротехнике используется только атомарное излучение натрия. Входящие в составы натриевые соли должны легко диссоци-ировать при высоких температурах, иметь в

СОСТАВЫ КРАСНОГО ОГНЯ
Красное пламя создается исключительно введением в состав соединений стронция. Свечение атомарного стронция не может быть использовано, так как его излучение приходится на коротковолновую часть спек

СОСТАВЫ ЗЕЛЕНОГО ОГНЯ
Зеленое пламя в пиротехнике получается чаще всего при использовании соединений бария. Атомарный барий дает ряд линий в различных частях спектра, и потому излучение его не может быть исполь

СОСТАВЫ СИНЕГО И БЕЛОГО ОГНЯ
Составы синего огня, дающие при сгорании пламя достаточной яркости и резко выраженного синего цвета, до сего времени неизвестны. Синее пламя получают почти исключительно на основе излучени

МЕТОДЫ ИСПЫТАНИЯ
Специальные испытания сигнальных звездок заключаются в определении силы света и цветности их пламени. Сила света определяется при помощи фотоэлектрических люксметров по той же методике, ка

ЗАЖИГАТЕЛЬНЫЕ СРЕДСТВА И ЗАЖИГАТЕЛЬНЫЕ СОСТАВЫ. ОСНОВНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ К СОСТАВАМ
В отличие от других пиротехнических средств, зажигательные боеприпасы (снаряды, авиабомбы и т. д.) относят к группе боеприпасов основного назначения. Зажигательные средства используются вс

Зажигательные средства
1. Средства авиации: малокалиберные снаряды (осколочно-зажигательно-трассирующие (ОЗТ), бронебойно-зажигательные (БЗ) и бронебойно-зажигательно-трассирующие (БЗТ) и пули (БЗ и БЗТ), а также авиабом

Зажигательные составы
По агрегатному состоянию их подразделяют на твердые, жидкие и жидко-вязкие. В ряде случаев для усиления зажигательного действия боеприпаса в нем одновременно используются твердые"и жидкие (или жидк

Воспламенение и горение жидких топлив
Горение бензина, керосина и других жидких углеводородоз происходит в газовой фазе. Горение может происходить только тогда, когда.концентрация пара горючего в воздухе находится в известных пределах

ТЕРМИТНО-ЗАЖИГАТЕЛЬНЫЕ СОСТАВЫ
Основой этих составов является железо-алюминиевый термит, который входит в "них в количестве от 40 до 80%. Термит-это механическая смесь грубодисперсного алюминиевого порошка и железной окалины (Fe

СПЛАВ «ЭЛЕКТРОН» И ЕГО ПРИМЕНЕНИЕ
Сплав «электрон» нашел широкое применение для изготовления корпусов электронно-термитных авиабомб (рис. 15.9) и электронно-термитных зажигательных элементов артиллерийских снарядов. Примерный соста

СМЕСИ НА ОСНОВЕ НЕФТЕПРОДУКТОВ НАПАЛМ
Эти смеси делятся на следующие основные группы: 1) жидкие (незагущенные) нефтепродукты; 2) отвержденные горючие; 3) жидко-вязкие (загущенные) зажигательные смеси;

ФОСФОР И ЕГО СОЕДИНЕНИЯ
Фосфор, его растворы и соединения с серой (сульфиды) применяют обычно для зажжения легковоспламеняющихся материалов. Преимущество белого фосфора перед другими зажигательными веществами сос

ГАЛОИДНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ ФТОРА
Свободный фтор крайне энергично реагирует с органическими веществами; при этом выделяется большое количество тепла и происходит воспламенение горючих материалов. Однако применение свободного фтора

ПРОЧИЕ ЗАЖИГАТЕЛЬНЫЕ ВЕЩЕСТВА И СМЕСИ
Из простых веществ, кроме магния и фосфора, нашли применение в зажигательных средствах щелочные металлы - калий и особенно натрий. Преимущество металлического натрия перед другими зажигате

МЕТОДЫ ИСПЫТАНИЯ ЗАЖИГАТЕЛЬНЫХ СОСТАВОВ
Передача тепла зажигаемому предмету осуществляется при горении состава как при помощи твердых или жидких раскаленных шлаков, так и непосредственным воздействием пламени. Суммарное количество тепла,

СОСТАВЫ МАСКИРУЮЩИХ ДЫМОВ
Дымовые маскирующие средства используются для маскировки расположения своих войск, а также для задымления (ослепления) войск противника с целью затруднения его боевых действий. Дымовые зав

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ ОБ АЭРОЗОЛЯХ
Коллоидные системы состоят из дисперсионной среды и раздробленного в ней вещества - дисперсной фазы; если дисперсионной средой является воздух, коллоидная система называется аэрозолем.

СПОСОБЫ ПОЛУЧЕНИЯ АЭРОЗОЛЕЙ.
Дымы и туманы получаются методам диспергирования или методом конденсации. Первый метод сводится к измельчению вещества путем его размалывания, разбрызгивания или распыления при помощи взрыва. Затра

СОСТАВЫ МАСКИРУЮЩИХ ДЫМОВ И ПРЕДЪЯВЛЯЕМЫЕ К НИМ ТРЕБОВАНИЯ
К этим составам предъявляются следующие требования: 1) полученный три горении пиросоставов дым должен иметь высокую кроющую способность и быть достаточно устойчивым в воздухе; 2)

ЦВЕТНЫЕ ОБЛАКА И СПОСОБЫ ИХ ПОЛУЧЕНИЯ
Для сигнализации употребляются главным образом дымовые облака четырех цветов: красного, желтого, зеленого и синего (фиолетового). Имеются указания о возможности применения для сигнализации

КРАСИТЕЛИ
К органическим красителям предъявляются следующие требования: 1) они должны быстро возгоняться при 400-500° С; 2) возгонка их должна сопровождаться минимальным разложением красите

СОСТАВЫ ЦВЕТНЫХ ДЫМОВ
Возгонка красителей осуществляется за счет так называемой термической смеси, состоящей из окислителя и горючего. Термическая смесь должна выделять тепло в количестве, необходимом для перех

ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ ТРЕБОВАНИЯ
При разработке конкретного заряда твердого топлива, помимо энергетических характеристик, необходимо учитывать и другие свойства топлива. Обычно для заданных габаритов, закона изменения тяг

ОКИСЛИТЕЛИ
Выбором окислителя в большой степени определяются свойства топлива. В качестве окислителей используют вещества, дающие в смеси с горючими высококалорийные амеси, при горении которых образуются газы

ОРГАНИЧЕСКИЕ И МЕТАЛЛИЧЕСКИЕ ГОРЮЧИЕ
С точки зрения энергетики топлива горючие-связующие должны содержать максимальное количество водорода, иметь небольшую теплоту образования и высокую плотность. Определенный интерес представляют гор

БЕЗГАЗОВЫЕ СОСТАВЫ
Безгазовые (точнее, малогазовые) составы используют для снаряжения ими различных пиротехнических замедлителей, а также в некоторых специальных нагревательных изделиях. Кроме того, их используют в д

ВОСПЛАМЕНИТЕЛЬНЫЕ СОСТАВЫ И ПРЕДЪЯВЛЯЕМЫЕ К НИМ ТРЕБОВАНИЯ
Эти составы служат для зажжения основных пиротехнических составов (осветительных, дымовых, твердого ракетного топлива и др.). Действие воспламенительного состава заключается в прогревании поверхнос

ВОСПЛАМЕНИТЕЛЬНЫЕ СОСТАВЫ ДЛЯ РАКЕТНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ
Надежность работы ракетного двигателя в значительной степени зависит от наличия эффективной системы воспламенения. Воспламенители на основе черного пороха оказались не пригодными для воспламенения

ГАЗОГЕНЕРАТОРНЫЕ СОСТАВЫ
Получение небольших количеств газа следует отнести к чисто пиротехническим операциям. Газогенераторные пиротехнические изделия (патроны) применяют во многих случаях: для наддува топливных баков, пе

Высокоазотные газогенераторные составы по данным в процентах
№ состава NHiNO, Нитрогуанидин Бихромат аммония Прочие вещества

ПРОЧИЕ ВИДЫ СОСТАВОВ
Известны также пиротехнические составы, использующиеся для различных специальных целей. Иногда они по своим рецептам довольно близки к зажигательным, осветительным или к другим уже описанным видам

ПРИМЕНЕНИЕ ПИРОТЕХНИЧЕСКИХ СОСТАВОВ В НАРОДНОМ ХОЗЯЙСТВЕ
Использование пиросоставов в промышленности, сельском хозяйстве, в космосе, в научно-исследовательских работах, при киносъемках, а также при пуске салютов и фейерверков становится с каждым годом вс

СОСТАВЫ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ХИМИКАТОВ
Термитные составы находят в настоящее время большое и разнообразное применение. Их используют для получения целого ряда безуглеродистых металлов, в том числе Ti, V, С г, Мn, Со, Ni, Zr, Mo, W и др.

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЭНЕРГИИ ПИРОТЕХНИЧЕСКИХ СОСТАВОВ
Тепло, выделяющееся при горении составов, используется для многих различных целей. Термитные составы как источник энергии. Применение термитных составов для сварки рельс общеизвестно. В на

СПИЧЕЧНЫЕ СОСТАВЫ
В настоящее время (l972 г.) во всем мире вырабатываются в основном так называемые безопасные спички, воспламеняющиеся только при трении о намазку спичечной коробки. Мировое производство сп

ФЕЙЕРВЕРОЧНЫЕ СОСТАВЫ
Эти составы весьма разнообразны. Большое значение при изготовлении фейерверков имеют не только рецепты составов, но и конструкция фейерверочного изделия. Основными видами фейерверочных сос

ОСНОВЫ ТЕХНОЛОГИИ И ОБОРУДОВАНИЕ ПИРОТЕХНИЧЕСКОГО ПРОИЗВОДСТВА
Современное пиротехническое производство представляет собой сложный комплекс производственных цехов и мастерских, соединенных, в единый технологический поток, в котором четко выражена специфичность

ПОДГОТОВКА КОМПОНЕНТОВ
Компоненты поступают на пиротехнические предприятия в самой различной укупорке. Так, порошки M.g, A1, сплава AM, поступают в металлической укупорке; цирконий - в металлической укупорке или в

Техническая характеристика шкафа
Поверхность загрузки в м2 ...... 2,5 Поверхность нагрева в м2 ....... 6,27 Остаточное давление в кг/м2 ...... 2,63 (20 мм рт.ст.) Размеры плиты в мм........ 730х610

ПРИГОТОВЛЕНИЕ СОСТАВОВ
Смешивание пиротехнических составов является одной из самых важных операций. Состав должен быть однородным. Пробы составов, взятые из разных мест в чаше смесителя, не должны отличаться по химическо

УПЛОТНЕНИЕ СОСТАВОВ
Уплотнение и формование составов можно производить прессованием, шнекованием, заливкой, а в некоторых случаях и набивкой вручную. В фотобомбах степень уплотнения состава должна быть незнач

СНАРЯЖЕНИЕ И СБОРКА ИЗДЕЛИЙ
При снаряжении и сборке изделий выполняются следующие операции: а) подготовка деталей и узлов к снаряжению; б) сборка деталей и узлов; в) окончательная отделка изделий (о

Скорость горения некоторых видов горючих материалов

Различают нормальную, или линейную, и (м/с) и массовую и* [кг/(м2 с)] скорости горения. Нормальной скоростью горения называют скорость распространения фронта пламени по отношению к несгоревшим реагентам. Скорость горения зависит от ряда физико-химических свойств реагентов, в частности теплопроводности и скорости химической реакции, и имеет вполне определенное значение для каждого горючего (при постоянных условиях горения). В табл. 1.24 приведены скорости горения (и пределы воспламенения) некоторых газообразных смесей. Концентрации горючего в смесях определены при 25°С и нормальном атмосферном давлении. Пределы воспламенения за отмеченными исключениями получены при распространении пламени в трубе диаметром 0,05 м, закрытой с обеих сторон. Коэффициенты избытка горючего определены как отношение объемных содержаний горючего в реальной смеси к стехиометрической смеси (j1) и к смеси при максимальной скорости горения (j2).

Таблица 1.24

Скорости горения конденсированных смесей (неорганический окислитель + магний)

Окислитель	Стехиометрическая смесь			Богатая горючим смесь
	, % (масс.)	u 102, м/с	и *, кг/(м2 с)	, % (масс.)	u max 102, м/с	и *, кг/(м2 с)

Как видно, при горении воздушных газовых смесей при атмоферном давлении u mах лежит в пределах 0,40-0,55 м/с, а – в пределах 0,3-0,6 кг/(м2-с). Лишь для некоторых низкомолкулярных непредельных соединений и водорода u mах лежит в пределах 0,8-3,0 м/с, а достигает 1–2 кг/ (м2с). По увеличению и mах исследованные горючие в смесях с воздухом можно расположить в следующий ряд: бензин и жидкие ракетные топлива – парафины и ароматические соединения – оксид углерода – циклогексан и циклопропан – этилен – оксид пропилена – оксид этилена – ацетилен – водород.

Влияние структуры молекулы горючего на скорость горения удалось проследить для низкомолекулярных углеводородов с прямой цепью. Скорость горения растет с увеличением степени непредельности в молекуле: алканы – алкены – алкадиены – алкины. С ростом длины цепи этот эффект уменьшается, но все же скорость горения воздушных смесей для н-гексена примерно на 25% выше, чем для н-гексана.

Линейная скорость горения кислородных смесей значительно выше, чем воздушных (для водорода и оксида углерода – в 2-3 раза, а для метана – больше чем на порядок). Массовая скорость горения изученных кислородных смесей (кроме смеси СО + O2) лежит в пределах 3,7-11,6 кг/(м2 с).

В табл. 1.25 приведены (по данным Η. А. Силина и Д. И. Постовского) скорости горения уплотненных смесей нитратов и перхлоратов с магнием. Для приготовления смесей использовали порошкообразные компоненты с размерами частиц нитратов 150-250 мкм, перхлоратов 200-250 мкм и магния 75-105 мкм. Смесью заполняли картонные оболочки диаметром 24-46 мм до коэффициента уплотнения 0,86. Образцы сгорали на воздухе при нормальных давлении и начальной температуре.

Из сопоставления данных табл. 1.24 и 1.25 следует, что конденсированные смеси превосходят газовые смеси по массовой и уступают им по линейной скорости горения . Скорость горения смесей с перхлоратами меньше скорости горения смесей с нитратами, а смеси с нитратами щелочных металлов горят с более высокой скоростью, чем смеси с нитратами щелочноземельных металлов.

Таблица 1.25

Пределы воспламенения и скорости горения смесей с воздухом (I ) и кислородом (II) при нормальном давлении и комнатной температуре

	Мольная доля горючего, a =1(I)	Пределы воспламенения (I)			u max (I), м/с
		бедная смесь j1	богатая смесь φ2
Оксид углерода
Циклопропан
Циклогексан
Пропилен
Ацетилен
Гетралин C10H12
Оксид этилена
Оксид пропилена

Примечания: * – открыт нижний конец трубы; ** – сухой воздух, 0,97% H2 в монооксиде углерода.

• Кокочашвили В. И. Особенности горения смесей водорода с бромом //

  Журнал физической химии. 1951. Т. 25. Вып. 4. С. 445-460.

Горение твердых горючих веществ в начальной стадии воз­никновения горения называется загоранием. Для такой ста­ти характерны неустойчивость горения, сравнительно низкая температура в его зоне, малый размер факела пламени и не­большая площадь очага.

Температура окружающей среды повышена незначительно, только непосредственно у очага горения.

Начальную стадию пожара (загорания) можно ликвидировать первичными средствами пожаротушения. Если пожар немедленно не погасить, то тепло, выделяющееся при горении, усилит процесс последнего. При этом размер факела пламени увеличится и горение перейдет в устойчивую форму. Одновре- мсиио повышается температура окружающей среды и усилипас гея действие тепловой энергии, излучаемой очагом горения. И ликвидации такого загорания требуется большое количество первичных средств пожаротушения, водяных и пенных струй.

При недостаточной эффективности применяемых средств по­жаротушения или позднем их использовании горение продол­жает развиваться, зона его увеличивается на значительной пло­щади. При этом возрастает температура, выделяется значитель­ное количество тепловой энергии, увеличиваются конвекционные потоки воздуха. При указанных условиях возможны деформа­ция и обрушение конструкций.

Чтобы ликвидировать такой пожар, требуется много сил и мощные средства.

Скорость горения материалов во время пожара различна и зависит от условий горения, состава горючего вещества и ин­тенсивности передачи последним тепла из зоны горения.

Различают две скорости горения: весовую и линейную. Весовой скоростью называется вес (в т, кг ) вещества, выгорев­шего в единицу времени (в мин, ч ). Линейной скоростью горе­ния твердых горючих веществ называется скорость распрост­ранения огня (в м/мин ) и скорость роста площади очага пожара (в м 2 /мин ).

Скорость горения твердых веществ непостоянна и зависит от отношения их поверхности к объему, от влажности, доступа воздуха и других факторов.

На основании полученных данных при исследовании ряда случаев пожаров на речных судах линейная скорость распрост­ранения огня составляет от 0,05 до 2,5 м/мин, а скорость роста площади очага пожара - от 0,3 до 50,0 м 2 /мин.

В начале возникновения пожара, примерно в течение первых 2-3 мин, происходит интенсивное увеличение площади его оча­га на пассажирских судах до 41-44 м 2 /мия. Это объясняется тем, что в данный период много времени уходит на сбор лич­ного состава экипажа судна и не ведется еще активной борьбы с пожаром. В последующие 10 мин, когда вводятся в действие стационарные средства юодо- и пенотушения, рост площади оча­га пожара замедляется примерно до 6-7 м 2 /мин.

Исследованиями установлено, что пожаром пассажирское судно может быть уничтожено в течение 20-30 мин, если орга­низация его тушения несовершенна.

Линейная скорость распространения огня определяет площадь очага пожара, а степень выгорания всего, что может гореть на этой площади,- продолжительность пожара.

Линейной скоростью горения жидкости явля­ется высота слоя ее (в мм, см), выгоревшего в единицу времени (в мин, ч).

Скорость распространения пламени огня при воспламенении горючих газов составляет от 0,35 до 1,0 м/сек.

Скоростью выгорания называется количество горю­чего, сгорающего в единицу времени с единицы площади горения. Она характеризует интенсивность сгорания жидкости при пожаре. Ее необходимо знать для определения расчетной продолжительности пожара в резервуарах, интенсивности тепловыделения и температурного режима пожара и т. д.

Скорость выгорания жидкости непостоянна и зависит от ее начальной температуры, диаметра резервуара, уровня жидкости в нем, содержания в ней негорючих жидкостей, скорости ветра и других факторов.

В резервуарах диаметром до 2 м скорость выгорания жидкостей возрастает с его увеличением. Практически она одинакова в резервуарах, диаметр которых больше 2 м.

Скорость выгорания жидкости, разлитой на поверхности, примерно такая же, как и в резервуарах, если толщина ее слоя значительна

Так, например, скорость выгорания нефти составляет 25 см/ч , бензина -40 см/ч, масла-20 см/ч.

При пламенном горении нефтепродукта в грузовом танке подается прогревание жидкости.

Прогревание жидкости от верхних к нижним слоям происходит в массе тяжелых нефтей со скоростью 30 см/ч, а в массе легких нефтей - от 40 до 130 см/ч.

Керосин и дизельное топливо при горении прогреваются медленно, при этом не образуется прогретого слоя одинаковой тем­пературы.

Нефть и мазут прогреваются вглубь весьма интенсивно, тем­пература слоя почти всегда выше 100° С. Температура прогре­ют слоя нефти может достигать 300° С и нагревать донный слой воды в резервуаре.

Температура прогретого слоя бензина обычно ниже 100° С, поэтому и не прогревается донный слой воды в емкости.

Прогревание жидкости в резервуарах может привести к ее вскипанию или выбросу. Под вскипанием понимается пере­ход в пар большого количества мелких капелек воды, находя­щейся в нефтепродукте. При этом на поверхности жидкости об­разуется пена, которая может переливаться через борт резервуа­ра. Под выбросом понимается мгновенный переход воды, находящейся на дне резервуара, в пар. В данном случае соз- иется повышенное давление, под действием которого происхо- lai выбрасывание горящей жидкости из резервуара.

Вскипание нефтепродуктов в большинстве случаев связано- присутствием в них воды и реже водяной подушки на дне резервуара. К вскипанию способны все нефтепродукты, содержащие воду, которая в процессе горения нагревается выше 100° С.

Нефть и мазут способны вскипать только при определенном содержаниичержании в них влаги: у нефти-3,3% и мазута - выше 0,6%".

Вскипать могут машинное масло и тяжелый бензин при на­пиши донного слоя воды.

Охлаждение водяными струями стенок резервуара и перио­дическое введение распыленной струи воды на одну треть или четверть поверхности горения предотвращают вскипание и пере­лив прогревшегося бензина или нефти из него.

Если (высота свободного борта превышает толщину прогретого слоя более чем в 2 раза, то при введении iB зону горения рас­пыленной струи воды вскипание наблюдается, но переливания жидкости из емкости не происходит.

К выбросу способны темные нефтепродукты - нефть, содер­жащая 3,8% влаги, мазут, содержащий до 0,6% влаги.

Выброс горящей жидкости может произойти, если: под слоем ее находится вода; жидкость при горении прогревается вглубь; температура прогретого слоя выше температуры кипения воды.

Выброс происходит в тот момент, когда нефтепродукт на границе раздела вода - нефтепродукт нагревается выше 100° С (примерно 150-300° С). После первого выброса нагретый до более высокой температуры слой нефтепродукта соприкасается вновь с водой и происходит мощный выброс.

Выброс по высоте, дальности и площади поражения зависит от диаметра резервуара. В емкости диаметром 1,387 м масса горящей нефти, выбрасываемая наружу, составляет от 51 до 145 кг при высоте от 10 до 20 высот емкости.

Длительность процесса выброса из емкости составляет от 3 до 60 сек. Время наступления выброса разное, начиная от 2 до 5 ч 30 мин от начала горения для различных нефтепродук­тов при различных емкостях.

Обычно выброс сопровождается многочисленными взлетами нефтепродукта. Выброс всего нефтепродукта одним взлетом - редкое явление и наблюдается при небольшом слое оставшегося нефтепродукта и значительной его вязкости.

Характерным признаком начала выброса является возник­новение вибраций стенок емкости, сопровождающихся шумом и возрастанием размеров факела пламени.

В емкостях большего диаметра выброс происходит быстрее, чем в емкостях малого диаметра. Величина слоя водяной по­душки на выброс не оказывает влияния.

Нормальной скоростью горения газо - и паро­воздушной смеси называется скорость, с которой движет­ся граничная поверхность между сгоревшим и несгоревшим га­зами относительно несгоревшего газа, находящегося в покое в непосредственной близости к поверхности горения.

– это совокупность одновременно протекающих физических процессов (плавление, испарение, ионизация) и химических реакций окисления горючего вещества и материала, сопровождающееся, как правило, световым и тепловым излучением и выделением дыма. В основе горения лежит взаимодействие горючего вещества с окислителем, преимущественно с кислородом воздуха.

Однако горения может осуществляться без доступа воздуха (кислорода), если в состав горючей массы (среды) входит окислитель в виде примеси или составной части молекулы. В производственных условиях или ракетной технике горения может осуществляться в атмосфере таких окисляющих газов, как фтор, хлор, окислы азота и другие.

Некоторые вещества (порошкообразные титан и цирконий) способны гореть в атмосфере азота, двуокиси углерода, не относящимся к традиционным окислителям.

В зависимости от способа подвода окислителя различают:

• диффузионное горение , когда реагенты (горючее и окислитель) перед началом горения не были перемешаны, а их смешение происходит в процессе горения за счет диффузии;
• гомогенное горение , когда реагенты перед началом горения были перемешаны без поверхности раздела фаз;
• гетерогенное горение , когда реагенты находятся в разных агрегатах состояния (твердое + газ, твердое + жидкость) или между ними имеется поверхность раздела (твердое + твердое, несмешивающиеся жидкость + жидкость). Гетерогенное горение часто относят к диффузионному горению.
• горение, скорость которого лимитирована скоростью химической реакции, называют кинетическим горением . Так как скорость химического взаимодействия, как правило, выше скорости диффузии, кинетическое горение протекает с максимальной для данной системы скоростью (дефлаграция, детонация).

При пожаре отмечается смешанный тип горения. В зависимости от скорости горение может быть медленным (тление), нормальным (дефлаграция) и взрывообразным (взрыв), переходящим в детонационное (детонация).

По внешнему проявлению горение может быть пламенным или беспламенным.

Беспламенное горение может возникнуть в результате дефицита окислителя (тление) или при низком давлении насыщенных паров горючего вещества (горение тугоплавких металлов и кокса).

По механизму развития горение может быть тепловым, при котором причиной самоускорения реакций окисления является повышение температуры, и автокаталитическим (цепным), когда ускорение процесса достигается накоплением промежуточных катализирующих продуктов (активных центров). Автокаталитическое горение осуществляется при сравнительно низких температурах. При достижении определенных концентраций промежуточных каталитических продуктов автокаталитическое горение может переходить в тепловое. При этом температура горения резко возрастает.

Горение может возникать и развиваться спонтанно, стихийно (пожар), но может быть специально организованным, целесообразным: энергетическое горение (в целях получения тепловой или электрической энергии) и технологическое горение (доменный процесс, металлотермия, синтез тугоплавких неорганических соединений и т.д.).

Горение характеризуется такими величинами, как: температура, скорость, полнота, состав продуктов. Располагая данными о механизме горения и его характерных особенностях, можно увеличивать скорость и температуру горения (промотирование горения) или снижать их вплоть до прекращения горения (ингибирование горения).

Источники: Основные характеристики горения. Мальцев В.М., Мальцев М.И., Кашпоров Л.Я. -М., 1977; Процессы горения в химической технологии и металлургии. Мержанов А.Г. -Черноголовка, 1975; Физика горения и взрыва. Хитрин Л.Н. -М., 1957.

СКОРОСТЬ ГОРЕНИЯ ТВЕРДОГО ТОПЛИВА

Линейная скорость горения твердого топлива - скорость перемеще­ния поверхности горения в глубь заряда - зависит от состава и техноло­гии изготовления заряда, температуры заряда Т 3 , давления в камере р, скорости газового потока вдоль горящей поверхности v, растяжения топ­лива , ускорения а = ng, направленного к горящей поверхности, а также от других факторов:

и = u (T 3)f(p)fi (v) f 2 ()f 3 (a).

Функции, входящие в эту зависимость, предполагаются независимы­ми и определяются экспериментально.

1. Зависимость скорости горения от температуры выражается в од­ной из следующих форм:

а) ;

б) ;

в) .

Константа D 1/В= (1...5) 10 3 1/°С, причем большие значения относятся к баллиститным, а меньшие - к смесевым твердым топливам; принято T N = = 20°С.

2. Зависимость скорости горения от давления обычно выражается в
одной из следующих форм:

а) u=u ;

б) u=a+bp;

в) u= или u=

Во внутренней баллистике РДТТ используется, как правило, степенная зависимость и = u x p v , где v =0,2...0,8, причем большие v относятся к баллиститным, а меньшие - к смесевым твердым топливам. Для неко­торых топлив в ограниченном диапазоне давления v = 0, могут быть также участки, где v < 0.

3. Скорость горения зависит от скорости газового потока вдоль
горящей поверхности начиная с "порогового" значения скорости потока
v n или другого определяющего параметра. Формы зависимости различны,
а именно:

a) f (v)=l+k v (v-v ) при v v ,

(для топлива JPN имеем v =180...200 м/с; к = 0,0022 с/м) или f =1 + k ( п) при п; где для некоторых баллиститных топлив имеем

; (и измеряется в см/с, p – в 10 МПа);

б) f (v)=l+k v при v v ,

где для баллиститного топлива Н имеем

; v 140…200м/с;

например, П 0,4; к 0,8;

г) при ,

где для баллиститных топлив имеем (S/F) 100; k 0,003...0,004; S - площадь горящей поверхности в сечении с координатой x :

1 при

д) 0,0125 при

где для баллиститного топлива Н имеем (ФГВ, 1971, №l) =0,04;
J =1,6; J п =5,6.

Коэффициенты k v , k , к , к и k не являются физическими констан­тами топлива, но в ограниченных пределах конкретного внутрибаллистического расчета принимаются постоянными. Топлива с низкими ско­ростями горения более подвержены эрозионному горению, чем топлива с высокими скоростями. Вблизи v n при v < v n наблюдается уменьшение скорости горения (отрицательная эрозия, см. п.2.3.2).

4.Зависимость скорости горения от деформации растяжения имеет
вид f 2 () = 1 + b ; значение b - порядка единицы.

5.Скорость горения твердого топлива увеличивается с ростом уско­
рения ng, действующего перпендикулярно к горящей поверхности; так,

для пороха Н имеем (по данным Б. И. Гончаренко), что f 3 (n ) =

равна 1; 1,2; 1,4; 1,5 и 1,6 при п =0,7 10 3 ; 1 10 3 ; 4 10 3 ; 8 10 3 и 18 10 3 соответственно.

Для металлизированных смесевых твердых топлив, в которых мас­совая доля алюминия равна z A 1 , взаимосвязь между f 3 = и п имеет вид (ФГВ, 1978, №6):

,

где давление измеряется в 10 Па, скорость горения - в мм/с.

При очень больших ускорениях (на участке насыщения) для раз­личных топлив f 3 () = 1,5 ...2,5 .

Увеличение и под действием ускорения зависит от размера частиц алюминия, содержащегося в смесевом твердом топливе. При отклоне­нии вектора ускорения от нормали к поверхности влияние п на и сначала уменьшается приблизительно как косинус угла наклона, а при углах 0...70 0 ускорение не влияет на скорость горения.

Скорость горения безметалльного состава из очищенных компонентов не меняется при увеличении перегрузок до 10 3 g .

6.Скорость горения в условиях быстроменяющегося давления отличается от стационарного значения, и это изменение может быть приближенно описано, например, зависимостью

,

где = 0,5…2; а - коэффициент температуропроводности топлива.

Возможно прерывание горения топлива при достаточно быстром спаде давления:

Для баллиститных топлив;

- u/d - для смесевых (d - диаметр зерна окислителя).

На скорость горения различных частей заряда твердого топлива оказывают также влияние особенности конструкции, технологии изготовления и режимов эксплуатации (хранения) РДТТ.

Устойчивое горение твердого топлива определяется следующими источниками тепла:

1) суммарно-экзотермическими реакциями, протекающими в тонком поверхностном слое топлива;

2) суммарно-экзотермическими процессами, протекающими в дымогазовой смеси.

Нагрев топлива до температуры, необходимой для устойчивого горения, осуществляется в основном первым источником тепловой энергии; при этом большая часть топлива в поверхностном слое диспергируется.

При квазистационарном горении твердого топлива со скоростью и в прогретом слое устанавливается распределение температуры, приближенно описываемое экспоненциальной зависимостью (рис. 2.1)

Т(х) Т 3 + (T s - )ехр(-xu/а ),

где T s , T 3 - температура поверхности горящего топлива и начальная | температура заряда.

Для баллиститных топлив существует однозначная зависимость температуры поверхности T s от скорости горения и. Для топлива HT равна 600, 650, 690 и 720 К при и =0,25; 0,5; 0,75 и 1 см/с соответственно.

Всего в прогретом слое аккумулировано количество теплоты

.

Основной запас этой теплоты заключен в слое толщиной = а/и, время прогрева которого порядка t 4 = -а/и г (время тепловой релаксации для баллиститного топлива составляет 60 и 4 мс при давлении 0,4 и 6,0 МПа соответственно). На основании этого можно приближенно по­лагать, что для воспламенения заряда и устойчивого развития реакции разложения, твердого топлива необходимо поверхностному слою пере­дать определенное количество теплоты /и и нагреть поверх­ность топлива до температуры, близкой к значению , за определенное время, равное примерно а/и 2 . При этом давление в РДТТ должно быть больше величины, необходимой для устойчивого горения.

Рис. 2.1 Схема горения баллиститного топлива:

Т 3 - начальная температура заряда; - температура на поверхности раздела твердой и газовой фаз; 1 - исходное состояние топлива; 2 - зона прогрева и первичного разло­жения компонентов; 3 - жидковязкий слой; 4 - зона газификации; 5 - зона подготовки горючей смеси; 6 - зона горения; 7 - продукты
сгорания.

Возрастание скорости горения с ростом давления и температуры за­ряда обусловлено тем, что при этих условиях ускоряется прогрев поверхностного слоя. Рост скорости горения при v > v n обусловлен уве­личением эффективных коэффициентов теплопроводности и диффузии в развитом турбулентном потоке. Под действием перегрузок агломера­ты, образующиеся при горении, прижимаются к поверхности и, будучи по размерам сравнимы с толщиной прогретого слоя, увеличивают ло­кально теплопередачу к топливу и ведут фронт горения. При растяжении твердого топлива появляются микротрещины, доступные для горения, и линейная скорость перемещения горящей поверхности увеличивается.

Конкретные параметры зависимости скорости горения каждого заряда (или каждой партии зарядов) твердого топлива от давления и температуры (например, и = и (T 3)p v) определяются с помощью сжига­ния цилиндрического образца, забронированного по боковой поверхнос­ти, в приборе постоянного давления (рис. 2.2). Погрешность определе­ния и = e/t в этом приборе складывается из погрешностей измерения не­скольких параметров:

Рис. 2.2. Прибор постоянного дав­ления для измерения скорости горе­ния твердого топлива:

1 - выпускной клапан; 2 - впуск­ной клапан; 3 - редуктор в трубо­проводе от баллонной батареи; 4 -электрическая спираль воспламене­ния образца твердого топлива; 5 -забронированный по боковой по­верхности образец; б - бомба по­стоянного давления; 7 - проволоч­ки, перегорающие при прохождении фронта горения.

Излучение и течение газов в приборе постоянного давления отличаются от излучения и потока продуктов сгорания в двигателе. Поэтому измеренное в приборе постоянного давле­ния значение скорости горения корректируется с помощью эмпирического коэффициента к и =1...1,1 для условий горения в двигателе (при v < v n). Коэффициент k v , характеризующий влияние скорости газового потока на скорость горе­ния при v > v n , определяется на специальных установках (например, на установке с ГГ, аналогичным представленному на рис. 5.42, где вместо образцов теплозащитных покрытий размещаются образцы твердого топ­лива) или с помощью сжигания зарядов в модельных РДТТ.

В приборе постоянного давления проводится также сжигание растя­нутых образцов с целью получения значения . Зависимость скорости горения от ускорения устанавливается при испытании модельных РДТТ, закрепленных на коромысле центробежного испытательного стенда или при испытании вращающихся вокруг оси РДТТ.

Добавка металлических порошков в твердые топлива не оказывает существенного влияния на скорость горения (при отсутствии больших ускорений, направленных к поверхности горения), так как воспламе­нение и горение металлов происходит в потоке газа. Отличительная осо­бенность горения смесевых металлизированных твердых топливсостоит в том, что оно представляет собой сложную последовательность превра­щенийисходных частиц металла (алюминия) - агломерацию (укрупне­ние) на реагирующей поверхности топлива, их воспламенение, вынос в газовую фазу, горение и движение в ней. Зерна окислителя (перхлората аммония) на порядок и больше превышают по размерам исходные час­тицы алюминия, содержащиеся в горючем - связующем, заполняющем "карманы" между зернами. Интенсивность выгорания максимальна в области границ с последними. Поэтому при прохождении волны горения происходит слияние частиц металла, скопившихся в данном кармане, и эти агрегаты на один - два порядка крупнее исходных частиц. При неко­торых условиях могут происходить также и слияние агрегатов из сосед­них "карманов", и образование нескольких агрегатов в пределах одно­го "кармана". От последующего движения и горения агрегатов алюми­ния, коагуляции и распада капель А1/А1 2 О 3 зависят потери удельного импульса, воздействие многофазного потока продуктов сгорания на тепловую защиту РДТТ и шлакообразование. В результате анализа экс­периментальных данных по размерам частиц окиси алюминия в продук­тах сгорания получена следующая формула:

где d измеряется вм; t - в с; р - в МПа; d - в мкм; t = L /v; L - длина двигателя.

Вам могут быть интересны следующие материалы

Счетчики газа

Система отопления

Водоснабжение

Система вентиляции

Радиаторы

Водопровод

© 2024 Про уют в доме. Счетчики газа. Система отопления. Водоснабжение. Система вентиляции