Ignition of gas mixture by combustion products of thermite composition Al/CuO

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

The paper presents new experimental results on the dynamics of the cloud of explosive combustion products of the mechanoactivated composition Al/CuO. The parameters of the cloud of combustion products depending on the mass of the mixture were determined using the methods of high-speed photoregistration, pyrometric measurements, and photovoltaic and electrocontact sensors. Various methods of ignition and formation of the product flow are considered. Optimal conditions for the formation of a torch for ignition of combustible gas–air mixtures have been determined.

Full Text

Restricted Access

About the authors

Boris D. Yankovskii

Joint Institute for High Temperatures of the Russian Academy of Sciences

Author for correspondence.
Email: yiy2004@mail.ru

Candidate of Science in physics and mathematics, senior research scientist

Russian Federation, 13-2 Izhorskaya Str., Moscow 125412

Sergey Yu. Ananev

Joint Institute for High Temperatures of the Russian Academy of Sciences

Email: serg.ananev@gmail.com

Candidate of Science in physics and mathematics, research scientist

Russian Federation, 13-2 Izhorskaya Str., Moscow 125412

Alexander Yu. Dolgoborodov

Joint Institute for High Temperatures of the Russian Academy of Sciences; N. N. Semenov Federal Research Center for Chemical Physics of the Russian Academy of Sciences; National Research Nuclear University MEPhI

Email: aldol@ihed.ras.ru

Doctor of Science in physics and mathematics, chief research scientist, head of laboratory, teacher

Russian Federation, 13-2 Izhorskaya Str., Moscow 125412; 4 Kosygin Str., Moscow 119991; 31 Kashirskoe Sh., Moscow 115409

Leonid I. Grishin

Joint Institute for High Temperatures of the Russian Academy of Sciences; National Research Nuclear University MEPhI

Email: lenya-grishin@mail.ru

junior research scientist, Ph.D. student

Russian Federation, 13-2 Izhorskaya Str., Moscow 125412; 31 Kashirskoe Sh., Moscow 115409

Galina S. Vakorina

Joint Institute for High Temperatures of the Russian Academy of Sciences

Email: vakorinags@ihed.ras.ru

Candidate of Science in physics and mathematics, leading engineer

Russian Federation, 13-2 Izhorskaya Str., Moscow 125412

References

  1. Dolgoborodov, A. Yu. 2015. Mechanically activated oxidizer–fuel energetic composites. Combust. Explo. Shock Waves 51(1):86–99.
  2. Dreizin E. L., and M. Schoenitz. 2017. Mechanochemically prepared reactive and energetic materials: A review. J. Mater. Sci. 52(20):11789–11809.
  3. Streletskii, A. N., M. V. Sivak, and A. Yu. Dolgoborodov. 2017. Nature of high reactivity of metal/solid oxidizer nanocomposites prepared by mechanoactivation: A review. J. Mater. Sci. 52(20):11810–11825.
  4. Dolgoborodov, A. Yu., V. G. Kirilenko, A. N. Streletskii, I. V. Kolbanev, A. A. Shevchenko, B. D. Yankovskii, S. Y. Ananev, and G. E. Val’yano. 2018. Mehanoaktivirovanyy termitnyy sostav Al/CuO [Mechanoactivated thermite composition Al/CuO]. Goren. Vzryv (Mosk.) — Combustion and Explosion 11(3):117–124.
  5. Polak, L. S., A. A. Ovsyannikov, D. I. Slovetsky, and F. B. Wurzel. 1975. Teoreticheskaya i prikladnaya plazmokhimiya [Theoretical and applied plasma chemistry]. Moscow: Nauka. 304 p.
  6. Kondratiev, V. N., and E. E. Nikitin. 1981. Khimicheskie protsessy v gazakh [Chemical processes in gases]. Moscow: Higher School. 264 p.
  7. Lawton, J., and F. J. Weinberg. 1969. Electrical aspects of combustion. Oxford, U.K.: Clarendon Press. 419 p.
  8. Ananev, S. Y., A. Yu. Dolgoborodov, and B. D. Yankovskii. 2017. Dinamika razleta produktov goreniya mekhanoaktivirovannoy smesi alyuminiya s oksidom medi [Expansion dynamics of combustion products of a mechanically activated mixture of aluminum with copper oxide]. Goren. Vzryv (Mosk.) — Combustion and Explosion 10(4):81–85.
  9. Bratton, K. R., C. Woodruffa, L. L. Campbell, R. J. Heaps, and M. L. Pantoya. 2020. A closer look at determining burning rates with imaging diagnostics. Opt. Laser. Eng. 124:105841.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Figure 1 Schemes of experimental assemblies for the formation of a thermite mixture combustion torch: 1 — a weighed portion of the thermite mixture; 2 — point of initiation; 3 — cloud of products; 4 — electrical contact sensor; 5 — channel; 6 — target; Mcm — mass of the sample; Einit — spark energy; dchannel — channel diameter; Lchannel — channel length; linit — distance from the initiation point to the open end of the channel; and Lmix — length of the mixture charge in the channel

Download (67KB)
Indexing metadata
3. Figure 2 A typical photograph (a) and graphical representation of the expansion dynamics of the luminous area during burning of a mixture sample in free space: 1 — 0.06 g; 2 — 0.25; 3 — 0.75, and 4 — 1.5 g (b)

Download (95KB)
Indexing metadata
4. Figure 3 Expansion dynamics of the luminous area in time: 1 — 0.06 g; 2 — 0.25; 3 — 0.75, and 4 — 1.5 g

Download (40KB)
Indexing metadata
5. Figure 4 Rate of expansion of the luminous area depending on the weight of the sample: 1 — dV/dt = −0,6M2 + 2,1M; and 2 — dV/dt = 1,5M

Download (30KB)
Indexing metadata
6. Figure 5 A typical photograph of a quasi0cylindrical torch of mixture combustion (0.06 g). The mixture sample was placed in a shell with a depth of 2 mm with one free surface (a); and dynamics of linear expansion (b) and volume increase (c) of the luminous area at different energies of electrospark initiation: 1 — 120mJ; and 2 — 20mJ

Download (185KB)
Indexing metadata
7. Figure 6 Dynamics of expansion of the luminous area (a) and the increase in the torch volume (b) depending on the location of initiation point along the channel depth

Download (61KB)
Indexing metadata
8. Figure 7 The breakdown-burning traces of the flow of reacting mixture particles on a 0.3-millimeter thick polymer target

Download (67KB)
Indexing metadata
9. Figure 8 Photographs of ignition process of propane–butane gas mixture: (a) the initial stage of the initiation process in the chamber; and (b) radiation recorded outside the chamber with the release and afterburning of propane–butane–air mixture outside the chamber

Download (2MB)
Indexing metadata

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».