Займання газозавису частинок бору з вільною від оксиду поверхнею
Альтернативна назва
The self-ignition of the boron particles gas suspension with an oxide-free surface
Вантажиться...
Дата
2024
Науковий керівник
Укладач
Редактор
Назва журналу
ISSN
0367-1631
E-ISSN
Назва тому
Видавець
Одеський національний університет імені І. І. Мечникова
Анотація
В роботі представлений аналіз сучасного стану питання щодо займання дисперсних систем бору, як одного з перспективних компонентів твердих ракетних палив. З’ясовано, що основну, лімітуючу роль в уповільненні займання газозавису частинок бору відіграє стадія дифузії кисню через плівку триоксиду бору B2O3 на поверхні частинок бору. Детально розглянуті різні відомі способи (теплові, хімічні) інтенсифікації процесу займання та запропонований новий спосіб, який передбачає організацію процесу відразу на вільній від B2O3 поверхні частинок. Представлені результати розрахунків критичної температури займання монодисперсного газозавису частинок бору з без початкового окисного покриття у нагрітому повітрі при нормальному атмосферному тиску. Запропонована схема реалізації експериментального методу визначення величини температури займання газозавису частинок твердого палива з можливістю варіювати об’ємну концентрацію останніх. Отримані експериментальні дані підтверджують ефект суттєвого зниження критичної температури займання газозавису частинок бору, у випадку, якщо організувати процес так, щоб під час реагування на поверхні частинок утворювався замість рідкого триоксиду бору B2O3, газофазний диоксид B2O2., та задовільно узгоджуються з результатами розрахунків по моделі займання частинок бору без початкової оксидної плівки.
The paper presents an analysis of the current state of the issue of ignition of dispersed boron systems, as one of the promising components of solid rocket fuels. It was found that the main, limiting role in slowing down the ignition of a gas suspension of boron particles is played by the stage of oxygen diffusion through the film of boron trioxide B2O3 on the surface of boron particles. Various known methods (thermal, chemical) of intensification of the ignition process are considered in detail and a new method is proposed, which involves organizing the process directly on the surface of the particles free from B2O3. The results of calculations of the critical ignition temperature of a monodisperse gas suspension of boron particles with d0=0.2 μm without an initial oxide coating in heated air at normal atmospheric pressure are presented. A scheme for implementing an experimental method for determining the ignition temperature of a gas suspension of solid fuel particles with the possibility of varying the volumetric concentration of the latter is proposed. The obtained experimental data confirm the effect of a significant decrease in the critical ignition temperature of a gas suspension of boron particles, if the process is organized so that during the reaction on the surface of the particles, instead of liquid boron trioxide B2O3, gas-phase dioxide B2O2 is formed, and are satisfactorily consistent with the results of calculations based on the ignition model of boron particles without an initial oxide film.
The paper presents an analysis of the current state of the issue of ignition of dispersed boron systems, as one of the promising components of solid rocket fuels. It was found that the main, limiting role in slowing down the ignition of a gas suspension of boron particles is played by the stage of oxygen diffusion through the film of boron trioxide B2O3 on the surface of boron particles. Various known methods (thermal, chemical) of intensification of the ignition process are considered in detail and a new method is proposed, which involves organizing the process directly on the surface of the particles free from B2O3. The results of calculations of the critical ignition temperature of a monodisperse gas suspension of boron particles with d0=0.2 μm without an initial oxide coating in heated air at normal atmospheric pressure are presented. A scheme for implementing an experimental method for determining the ignition temperature of a gas suspension of solid fuel particles with the possibility of varying the volumetric concentration of the latter is proposed. The obtained experimental data confirm the effect of a significant decrease in the critical ignition temperature of a gas suspension of boron particles, if the process is organized so that during the reaction on the surface of the particles, instead of liquid boron trioxide B2O3, gas-phase dioxide B2O2 is formed, and are satisfactorily consistent with the results of calculations based on the ignition model of boron particles without an initial oxide film.
Опис
Ключові слова
бор, займання, критична температура займання, газозавис частинок бору, оксидна плівка, оксид бору, компоненти твердих ракетних палив, boron, ignition, critical ignition temperature, gas suspension of boron particles, oxide film, boron oxide, solid rocket propellants components
Бібліографічний опис
Копійка О. К. Займання газозавису частинок бору з вільною від оксиду поверхнею / О. К. Копійка, А. М. Горліченко // Фізика аеродисперсних систем : наук. зб. – Одеса : Одес. нац. ун-т ім. І. І. Мечникова, 2024. – Вип. 62. – С. 97–103.
ORCID:
УДК
536.46