Конкурс научных работ 2015 годаГорение наночастиц алюминия (обзор)В.Е. ЗаркоСоавторы: Д. Сандарам и В. Янг (Технологический институт штата Джорджия, Атланта, США)1. Общая формулировка научной проблемы и ее актуальность.Горение частиц металлов находит применение в различных приложениях, включая космическую отрасль, подводное реактивное движение, взрывные работы, пиротехнику, а также при получении водорода. Частицы нано алюминия используются в различных комбинациях, включая горючие нано жидкости, гелеобразные и твердые ракетные топлива, а также термиты. Цель работы состоит в обобщении результатов достигнутого прогресса в понимании процесса горения частиц нано алюминия и в описании основных тенденций исследований. 2. Конкретная решаемая в работе задача и ее значение.В данной работе представлен обзор последних достижений в изучении процессов горения нано-алюминиевых частиц. Сформулированы задачи создания исчерпывающего банка экспериментальных данных и разработки более глубокого теоретического понимания кинетики горения микрочастиц алюминия в различных окислительных средах. Это необходимо для построения прогностических моделей горения нано частиц алюминия. 3. Используемый подход, его новизна и оригинальность.Исследована правомочность допущения модели сплошной среды при анализе процессов тепло- и массообмена с участием наночастиц. В нано масштабах допущение сплошной среды нарушается, что ведёт к завышению количества выделяемой энергии и интенсивности тепло- и массообмена. Определены ключевые физико-химические процессы при горении частиц микронных и нано-размеров, проведено сравнение соответствующих временных масштабов. На этой основе сформулированы предполагаемые механизмы горения частиц различного размера и при различных давлениях. Экспериментальные данные из различных источников суммированы для объяснения влияния размера частиц на температуру пламени частиц алюминия. 4. Полученные результаты и их значимость.Для частиц с диаметром больше критического значения скорость горения определяется диффузией в газовой фазе. Критическое значение диаметра снижается со 100 до 1 мкм при увеличении давления с 1 до 100 атм. Можно утверждать, что горение нано частиц алюминия контролируется химической кинетикой во всём практическом диапазоне давлений (1-100 атм). Для микронных частиц алюминия температура пламени примерно равна адиабатической. Газофазные реакции характерны для кислородсодержащей среды, в то время как гетерогенные реакции характерны для паров воды и углекислого газа. Реальная температура пламени частиц нано алюминия значительно ниже адиабатической из-за тепловых потерь в окружающий газ. Отмеченные отличия необходимо учитывать при описании процессов горения частиц соответствующих размеров. В обзоре также намечены дальнейшие пути экспериментального и теоретического изучения механизмов горения наночастиц алюминия в различных средах и условиях горения. 5. Уровень полученных результатов в сравнении с мировым.Обзор полностью соответствует мировому уровню информации о процессах горения микрочастиц алюминия и будет востребован сообществом исследователей в области горения металлов. Доклад о механизмах горения наночастиц алюминия отмечен Дипломом на VIII международном симпозиуме «Горение и плазмохимия» и научно-технической конференции «Энергоэффективность -2015», Алматы, Казахстан, сентябрь 2015. 6. Вклад авторского коллектива.Вклад соавторов (Д. Сандарам и В. Янг, Технологический институт штата Джорджия, Атланта, США) с учетом перевода и шлифовки текста примерно половинный. Список публикаций.
|