ОПРЕДЕЛЕНИЕ КИНЕТИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ РЕАКЦИИ ГОРЕНИЯ В РАМКАХ ЭНТАЛЬПИЙНОГО ПОДХОДА 

Климентьева Ю.И., Королев Д.В., Панов И.А., Суворов А.К., Суворов К.А.

Санкт-Петербургский государственный технологический институт(технический университет)

Энтальпийный подход к теории горения /1/ определяет наличие в волне горения критического сечения с параметрами q_m (тепловой поток), h_m (энтальпия) и T_m (температура воспламенения в режиме горения). В рамках данной теории по зависимости скорости горения от начальной температуры можно определить q_m, h_m и температуру T^*, до которой можно нагреть горючую систему количеством тепла h_m. Зная T^* и T_m, можно определить энергию активации процесса горения. Открытым остается вопрос о выборе вида функции, описывающей кинетику тепловыделения.

Цель работы — определение кинетических параметров процесса горения пиротехнических составов в рамках энтальпийного подхода /1/ и сравнение полученных результатов с данными термопарных исследований /2/.

Зависимость массовой скорости горения многих пиротехнических составов от начальной температуры хорошо аппроксимируется уравнением

где U — линейная скорость горения; r — плотность; a₀, a₁ — эмпирические коэффициенты; T — начальная температура.

При Uρ = 0 из (1) можно получить значение температуры воспламенения T_m в режиме горения

Энергию активации процесса горения E можно определить по уравнению

где R — универсальная газовая постоянная; h — степень превращения; f(η) — функция, получаемая из кинетического уравнения.

На основе экспериментальных данных определены значения T^*, T_m и E для модельной системы магний — оксид никеля (II). Наилучшее совпадение с данными температурного профиля дает функция вида f(η)=1/((1 – η)·(1 –η/2)):

Параметры................................ T^*         T_m         E

Энтальпийный подход............. 725        807        101

Температурный профиль......... —         826        115

1. Теплофизические свойства компонентов горючих систем / Ю. Е. Шелудяк, Л. Я. Кашпоров, Л. А. Малинин, В. Н. Цалков. — М.: НПО «Информ ТЭИ», 1992. — 184 с.

2. Зенин А. А., Мержанов А. Г., Нерсиян Г. А. Исследование структуры тепловой волны в СВС-процессах на примере синтеза боридов. — Черноголовка, 1980 — 27 c.