Уравнения состояния газа. Идеальный газ, реальный газ. Уравнение Нобля-Абеля (Дюпре), как следствие уравнения Ван-дер-Ваальса, страница 3

ЗОНА ПЛАМЕНИ

В  этой зоне происходит образование стабильных веществ С, паров H2O, H2, CO, CO2 и  N2. Образование этих веществ идет с большим выделением тепла, в результате чего газовая смесь при обретает максимальное значение температуры T1, которая называется температурой горения пороха. В Конкретный состав продуктов сгорания в этой зоне рассчитывается в зависимости от текущих значений  температуры и давления газа с помощью специальных методов химической  кинетики. Последовательность процесса горения пороха:

1)  зоне пиролиза имеет место газификация материала с образованием первичных конденсированных продуктов.Степень газификации материала  определяется   по  уравнению  химической  кинетики;

2)  образовавшаяся масса газов распространяется во внешней среде  со скоростью dC/dt, где C - концентрация  компонента газа в рассматриваемой точке внешней  среды. Скорость dC/dt зависит  от  температуры и давления внешней среды.

3)  Первичные  продукты разложения, распространяясь в пристеночном слое, взаимодействуют друг с другом. Скорость химических реакций при таком взаимодействии зависит от температуры. Реакции взаимодействия суммарно экзотермичны. В результате температура в факеле  горения  повышается до температуры горения .

4)  4) Факел излучает тепловой поток, который воздействует и на поверхность порохового зерна. Интенсивность теплового потока зависит  от расстояния факела горения до поверхности зерна: чем больше  это расстояние, тем меньше тепловое воздействие факела. При достаточно больших расстояниях (малые давления)  этого теплового потока может оказаться  недостаточно для поддержания на  поверхности порохового зерна температуры . Это приводит к прекращению реакций разложения и, как следствие этого, к прекращению горения пороха.

5)  С  ростом  давления длина  свободного пробега молекул уменьшается, что приводит  к уменьшению пути диффузии и росту скорости химических реакций в газовой фазе. В результате  тепловой поток к  поверхности порохового зерна возрастает и, следовательно,  растет температура, а скорость термического  разложения порохового зерна  возрастает, что и приводит к увеличению скорости горения пороха 

Типы горючих веществ. Пороха. Типы порохов.

В зависимости от назначения тепловой каморы в ней могут использоваться следующие виды топлив:

- пороха (в пороховых каморах);

- взрывчатые вещества (во взрывчатых каморах);

- керосин, бензин (в каморах двигателей внутреннего сгорания);

- ядерное топливо (в каморах атомных реакторов)

- низкомолекулярные горючие топлива или смеси (в каморах термических или электротермических установок).

ПОРОХА

Порох представляет собой механическую смесь различных химических веществ и в зависимости от состава подразделяются на дымные и бездымные.

Дымный порох – это механическая смесь калиевой селитры K2SO4  в количестве 75 % (окислитель), древесного угля С в количестве 15% (горючее) и серы S в количестве 10% (связующее). Особенностью горения дымного пороха является образование большого количества твердого остатка (до 56%). 

Бездымные пороха изготавливаются на основе ПИРОКСИЛИНА – химического вещества, получаемого на основе обработки клетчатки (целлюлозы) азотной кислотой с содержанием азота от 11 до 13,5 %. Состав бездымного пороха может быть описан условной формулой CaHbOcNd, в которой коэффициенты a, b, c и d – число грамм-атомов углерода С, водорода H, кислорода O и азота N.

В зависимости от типа используемого растворителя бездымные пороха подразделяются на НИТРОЦЕЛЛЮЛОЗНЫЕ, НИТРОГЛИЦЕРИНОВЫЕ  или ДИГЛИКОЛЕВЫЕ, НИТРОГУАНИДИНОВЫЕ или ГУАНИДИННИТРАТНЫЕ (двухосновные топлива с кристаллическими нитрокомпаундами).