Характеристики микровзрывного диспергирования частиц гелеобразного топлива при зажигании в высокотемпературной воздушной среде

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Выполнено экспериментальное исследование зажигания и горения группы составов гелеобразных топлив, в том числе с добавлением мелкодисперсных частиц металлов и неметаллов, в условиях диспергирования капли расплава топлива при интенсивном нагреве в высокотемпературной среде неподвижного газообразного окислителя. Группа упруго деформируемых составов гелеобразных топлив приготовлена на основе маслонаполненных криогелей с добавлением 30%(масс.) мелкодисперсных частиц (углеродистых, Si, Cu) и без них. В условиях лучистого нагрева при температурах окислителя 600–1000 °C установлено устойчивое зажигание топлива при протекании процесса диспергирования, оказывающего положительное влияние на интенсивность выгорания горючих компонентов топлива. Для исследовавшихся топливных составов установлены времена задержки зажигания частиц начальной массой 10 мг и средние скорости движения мелкодисперсных фрагментов, разлетающихся при диспергировании капель расплава топлива.

Об авторах

Д. Глушков

Национальный исследовательский Томский политехнический университет

Автор, ответственный за переписку.
Email: dmitriyog@tpu.ru

кандидат физико-математических наук, доцент

Россия, Томск

А. Нигай

Национальный исследовательский Томский политехнический университет

Email: agn4@tpu.ru

кандидат физико-математических наук

Россия, Томск

К. Паушкина

Национальный исследовательский Томский политехнический университет

Email: kkp1@tpu.ru

аспирант

Россия, Томск

А. Плешко

Национальный исследовательский Томский политехнический университет

Email: p.andrey12@mail.ru

аспирант

Россия, Томск

Список литературы

  1. Padwal M. B., Natan B., Mishra D. P. Gel propellants // Prog. Energ. Combust., 2021. Vol. 83. P. 100885. doi: 10.1016/j.pecs.2020.100885.
  2. Ciezki H. K., Naumann K. W. Some aspects on safety and environmental impact of the German green gel propulsion technology // Propell. Explos. Pyrot., 2016. Vol. 41. No. 3. P. 539–547. doi: 10.1002/prep.201600039.
  3. Baek G., Kim C. Rheological properties of Carbopol containing nanoparticles // J. Rheol., 2011. Vol. 55. No. 2. P. 313–330. doi: 10.1122/1.3538092.
  4. Varma M., Pein R. Optimisation of processing conditions for gel propellant production // Int. J. Energetic Materials Chemical Propulsion, 2009. Vol. 8. No. 6. P. 501–513. doi: 10.1615/IntJEnergeticMaterialsChemProp.v8.i6.30.
  5. Fakhri S., Lee J. G., Yetter R. A. 2010. Effect of nozzle geometry on the atomization and spray characteristics of gelled-propellant simulants formed by two impinging jets // Atomization Spray., 2010. Vol. 20. No. 12. P. 1033–1046. doi: 10.1615/atomizspr.v20.i12.20.
  6. Glushkov D. O., Nigay A. G., Yanovsky V. A., Yashutina O. S. Effects of the initial gel fuel temperature on the ignition mechanism and characteristics of oil-filled cryogel droplets in the high-temperature oxidizer medium // En- erg. Fuel., 2019. Vol. 33. No. 11. P. 11812–11820. doi: 10.1021/acs.energyfuels.9b02300.
  7. Glushkov D. O., Kuznetsov G. V., Nigay A. G., Yanovsky V. A., Yashutina O. S. Ignition mechanism and characteristics of gel fuels based on oil-free and oil-filled cryogels with fine coal particles // Powder Technol., 2020. Vol. 360. P. 65–79. doi: 10.1016/j.powtec.2019.09.081.
  8. Vershinina K. Y., Nyashina G. S., Dorokhov V. V., Shlegel N. E. The prospects of burning coal and oil processing waste in slurry, gel, and solid state // Appl. Therm. Eng., 2019. Vol. 156. P. 51–62. doi: 10.1016/ j.applthermaleng.2019.04.035.
  9. Dreizin E. L. Metal-based reactive nanomaterials // Prog. Energ. Combust., 2009. Vol. 35. No. 2. P. 141–167. doi: 10.1016/J.PECS.2008.09.001.
  10. Maggi F., Dossi S., Paravan C., et al. Activated aluminum powders for space propulsion // Powder Technol., 2015. Vol. 270. Part A. P. 46–52. doi: 10.1016/j.powtec. 2014.09.048.
  11. Sundaram D., Yang V., Yetter R. A. Metal-based nanoenergetic materials: Synthesis, properties, and applications // Prog. Energ. Combust., 2017. Vol. 61. P. 293–365. doi: 10.1016/j.pecs.2017.02.002.
  12. Pinchuk V. A., Kuzmin A. V. The effect of the addition of TiO2 nanoparticles to coal–water fuel on its thermophysical properties and combustion parameters // Fuel, 2020. Vol. 267. P. 117220. doi: 10.1016/j.fuel.2020.117220.
  13. Glushkov D. O., Paushkina K. K., Pleshko A. O., Vysokomorny V. S. Characteristics of micro-explosive dispersion of gel fuel particles ignited in a high-temperature air medium // Fuel, 2022. Vol. 313. P. 123024. doi: 10.1016/j.fuel.2021.123024.
  14. Vershinina K. Y., Glushkov D. O., Nigay A. G., Yanovsky V. A., Yashutina O. S. Oil-filled cryogels: New approach for storage and utilization of liquid combustible wastes // Ind. Eng. Chem. Res., 2019. Vol. 58. No. 16. P. 6830–6840. doi: 10.1021/acs.iecr.9b00580.
  15. Glushkov D. O., Pleshko A. O., Yashutina O. S. Influence of heating intensity and size of gel fuel droplets on ignition characteristics // Int. J. Heat Mass Tran., 2020. Vol. 156. P. 119895. doi: 10.1016/j.ijheatmasstransfer.2020.119895.
  16. Glushkov D. O., Feoktistov D. V., Kuznetsov G. V., Batishcheva K. A., Kudelova T., Paushkina K. K. Conditions and characteristics of droplets breakup for industrial waste-derived fuel suspensions ignited in high- temperature air // Fuel, 2020. Vol. 265. P. 116915. doi: 10.1016/j.fuel.2019.116915.
  17. Пинчук В. А., Шарабура Т. А. Физико-химические превращения при термическом воздействии на водоугольное топливо, приготовленное из низкосортных углей // Металлургическая и горнорудная промышленность, 2014. № 4(289). C. 95–98).
  18. Pinchuk V. The main regularities of ignition and combustion of coal–water fuels produced from fat, non-baking coal and anthracite // Int. J. Engineering Research Africa, 2018. Vol. 38. P. 67–78. doi: 10.4028/ href='www.scientific.net/' target='_blank'>www.scientific.net/ JERA.38.67.
  19. ГОСТ 20799-88. Масла индустриальные. Технические условия. — М.: Стандартинформ, 2005. 7 с.
  20. Газпромнефть. Паспорт безопасности химической продукции. Индустриальное масло без добавок И-40А, 2022. 46 с. https://gazpromneft- oil.ru/en#/product/ 1609/tab/certifcate
  21. Glushkov D. O., Kuznetsov G. V., Nigay A. G., Yanovsky V. A. Influence of gellant and drag-reducing agent on the ignition characteristics of typical liquid hydrocarbon fuels // Acta Astronaut., 2020. Vol. 177. P. 66–79. doi: 10.1016/j.actaastro.2020.07.018.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).