Температура плавления углеродных частиц за фронтом газовой детонации
https://doi.org/10.25205/2541-9447-2021-16-2-59-70
Аннотация
Сформулирована математическая модель газовой детонации переобогащенных смесей углеводородов с кислородом, позволяющая численно исследовать равновесные течения продуктов детонации при наличии конденсации свободного углерода. Для описания термодинамических свойств углеродного конденсата использованы справочные данные для графита. Проведено сопоставление расчетов с известными результатами экспериментальных исследований, в которых при детонации ацетиленокислородной смеси в закрытой с одного конца трубе удается получать наноразмерные частицы из углеродного материала с особыми свойствами. Сделано предположение, что температура плавления такого материала ниже, чем у графита, и составляет около 3 100 К. Только при такой корректировке температуры плавления получено наилучшее согласование (с точностью около 3 %) между расчетной и экспериментальной зависимостью скорости детонационного фронта от молярной доли ацетилена в смеси.
Об авторе
Е. С. Прохоров
Институт гидродинамики им. М. А. Лаврентьева Сибирского отделения Российской академии наук
Россия
Россия
Прохоров Евгений Степанович, доктор физико-математических наук
Новосибирск
Список литературы
1. Мансуров З. А. Сажеобразование в процессах горения (обзор) // Физика горения и взрыва. 2005. Т. 41, № 6. С. 137–156.
2. Васильев А. А., Пинаев А. В. Образование углеродных кластеров в волнах горения и детонации // Физика горения и взрыва. 2008. Т. 44, № 3. С. 81–94.
3. Штерцер А. А., Ульяницкий В. Ю., Батраев И. С., Громилов С. А., Окотруб А. В., Сапрыкин А. И. Диагностика структуры и состава ультрадисперсного углерода, получаемого детонационным способом // Журнал структурной химии. 2014. Т. 55, № 5. С. 1031–1034.
4. Sorensen C., Nepal A., Singh G. P. Process for high-yield production of graphene via detonation of carbon-containing material. In: U.S. Patent no. 9440857 B2. Patented Sept. 13, 2016.
5. Батраев И. С., Васильев А. А., Ульяницкий В. Ю., Штерцер А. А., Рыбин Д. К. Исследование газовой детонации переобогащенных смесей углеводородов с кислородом // Физика горения и взрыва. 2018. Т. 54, № 2. С. 89–97.
6. Штерцер А. А., Ульяницкий В. Ю., Батраев И. С., Рыбин Д. К. Получение наноразмерного детонационного углерода на импульсном газодетонационном аппарате // Письма в ЖТФ. 2018. Т. 44, вып. 6. С. 65–72.
7. Шайтанов А. Г., Суровикин Ю. В., Резанов И. В., Штерцер А. А., Ульяниц кий В. Ю., Васильев А. А., Лихолобов В. А. Получение и исследование нанодисперсного углерода при сжигании ацетилена в проточной детонационной трубе // Журнал прикладной химии. 2018. Т. 91, вып. 12. С. 1751–1739.
8. Васильев А. А., Валишев А. И., Васильев В. А., Панфилова Л. В., Топчиян М. Е. Параметры детонационных волн при повышенных давлениях и температурах // Химическая физика. 1997. Т. 16, № 11. С. 114–118.
9. Николаев Ю. А., Топчиян М. Е. Расчет равновесных течений в детонационных волнах в газах // Физика горения и взрыва. 1977. Т. 13, № 3. С. 393–404.
10. Прохоров Е. С. К расчету равновесных состояний продуктов сгорания углеродов при недостатке кислорода // Сибирский физический журнал. 2019. Т. 14, № 4, С. 74–81. DOI 10.25205/2541-9447-2019-14-4-74-81
11. Митрофанов В. В. Детонация гомогенных и гетерогенных систем. Новосибирск: Изд-во ИГиЛ СО РАН, 2003. 200 с.
12. Николаев Ю. А. Теория детонации в широких трубах // Физика горения и взрыва. 1979. Т. 15, № 3. С. 142–149.
13. Щетинков Е. С. Физика горения газов. М.: Наука, 1965. 740 с.
14. Прохоров Е. С. Расчет равновесных состояний реагирующей углеродокислородной термодинамической системы // Сибирский физический журнал. 2018. Т. 13, № 1. С. 95– 101. DOI 10.25205/2541-9447-2018-13-1-95-101
15. Термодинамические и теплофизические свойства продуктов сгорания: Справочник / Под ред. В. П. Глушко. М.: ВИНИТИ, 1973. Т. 3. 624 с.
16. Термодинамические свойства индивидуальных веществ. Справочное издание: В 4 т. / Под ред. В. П. Глушко. М.: Наука, 1978.
17. Румер Ю. Б., Рывкин М. Ш. Термодинамика, статистическая физика и кинетика. М.: Наука, 1977. 552 с.
18. Асиновский Э. И., Кириллин A. B., Костановский A. B. Еще раз об экспериментальном исследовании термических свойств углерода // Успехи физических наук. 2003. Т. 173, № 12. С. 1380–1381.
Рецензия
Для цитирования:
Прохоров Е.С. Температура плавления углеродных частиц за фронтом газовой детонации. Сибирский физический журнал. 2021;16(2):59-70. https://doi.org/10.25205/2541-9447-2021-16-2-59-70
For citation:
Prokhorov E.S. Melting Point of Carbon Particles behind the Gas Detonation Front. SIBERIAN JOURNAL OF PHYSICS. 2021;16(2):59-70. (In Russ.) https://doi.org/10.25205/2541-9447-2021-16-2-59-70
Просмотров:
339
Послать статью по эл. почте 