Уравнения состояния газа. Идеальный газ, реальный газ. Уравнение Нобля-Абеля (Дюпре), как следствие уравнения Ван-дер-Ваальса, страница 2

ЗОНА ИСХОДНОГО МАТЕРИАЛА. При горении  происходит постепенный нагрев внутренних слоев порохового зерна. По достижении в нагреваемом слое температуры      в  материале начинают протекать сложные необратимые физико-химические  и структурно-фазовые превращения, сопровождающиеся выделением тепла. Изотерма, соответствующая этой температуре, со скоростью      начинает перемещаться в глубь материала. Таким образом, в зоне исходного материала температура изменяется от  Т_о до 

. Теплофизические характеристики материала пороха в этой зоне являются только функциями температуры.

ЗОНА ПИРОЛИЗА. При температуре порохового зерна, превышающей , начинают протекать  необратимые  реакции  термического разложения (пиролиза) материала. Эти реакции являются суммарно слабоэкзотермическими. Эти реакции охватывают очень тонкий (порядка 50-200 микрон) слой материала. Химическое разложение пороха в зоне пиролиза сопровождается образованием дымо-газовой конденсированной горючей смеси NO₂. В связи  с  чем  эту  зону  называют зоной физико-химических  реакций  в конденсированной фазе (К-фазой).Конденсированные продукты с определенной скоростью перемещаются во внешнюю среду, величина которой определяется скоростью естественной и вынужденной диффузии.

ПАРО-ГАЗО-ДЫМНАЯ ЗОНА. Первичные продукты разложения, попадая во внешнюю среду, начинают взаимодействовать друг с другом. Характер такого взаимодействия, как показали опыты  по горению  порохов, зависит от давления:

а) при Р<2 мм ртутного столба разложение пороха  протекает безпламенно;

б) при 2<Р <10 мм ртутного столба имеет место холодно-пламенное горение, когда в темноте наблюдается  свечение сине-голубого цвета; в) при Р>10 мм ртутного столба имеет место двухпламенное (синежелтое) свечение.

Горение пороха при низких  давлениях  сопровождается образованием большого количества аэрозольных частиц - дыма, что и является причиной  образования дымо-газовой горючей смеси.Так, при давлении меньше 2 мм  ртутного столба горение пироксилинового  пороха сопровождается образованием до 70 %  дыма от веса навески, при давлении 20 мм ртутного столба - до 50 % и при давлении100 мм ртутного столба - до 30 % дыма. Эти исследования показывают, что бездымный пироксилиновый порох при горении в условиях низких  давлениий может рассматриваться как дымный.

С  увеличением  давления границы зоны размываются, она становится все тоньше и при давлениях  выстрела ее размеры настолько малы, что влиянием паро-газо-дымной зоны можно пренебречь.

ТЕМНАЯ ЗОНА

Первичные продукты разложения в виде NO₂ и радикалов вида  RCHO взаимодействуют друг с другом с суммарно экзотермическим эффектом, что приводит к постепенному повышению температуры газа в этой зоне до , 1100-1400 K , т.е.  имеет  достаточно низкое  значение по сравнению с температурой горения пороха, а поэтому рассматриваемая зона и получила название "ТЕМНАЯ" . При горении пороха при  давлениях меньше 1.1 Мпа  существует  только "темная" зона. Ширина низкотемпературной зоны зависит от давления и она она может составлять от нескольких мм (низкие давления) до десятых долей мм (при 7 Мпа). При дальнейшем увеличении давления  эта  зона постепенно вырождается.

Образовавшаяся  окись азота  при низких давлениях (порядка 2 МПа) и низких температурах(1100-1400 К) является стабильным веществом из-за низкой скорости  разложения. Это приводит к ослаблению  взаимодействия  продуктов газификации  и,  как следствие  этого, к  появлению на температурной кривой плато. Реакция может  интенсифицироваться  лишь после накопления  большого количества активных центров, чему способствует, например, повышение  давления. Такое возобновление протекания  химических реакций приводит к появлению зоны пламени.