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数量:15 (4)烟火燃烧气体生成特性的研究的组成部分
收到:2017年4月13日;接受:07年11月,2017;发表:2017年11月10日,
引用:Baiseitov哒,Tulepov MI, Kazakov Y, et al。烟火燃烧气体生成特性的研究的组成部分。Int J化学科学。2017;15 (4):218。
文摘
在工作的基本法律和烟火气生成成分的燃烧特性进行了研究。热力学计算的基础上,烟火燃烧特点的产气制备气体生成的组件及其比例成分:铵nitrate-an氧化剂,煤炭arenas-the fuel-binder,三聚氰胺和聚乙烯醇alcohol-gasification补充剂被发现。两个配方开发和研究。据透露,令人眼花缭乱的产品成分的抗压强度是由cementators(煤炭领域)。
关键字
烟火;燃烧;炸药;硝酸铵
介绍
应用烟火气的基础上生成混合物硝酸铵的透视方法降低爆炸气体的有害影响生态和矿石开采的成本价格能源采矿作业强度,提高实施的安全(1- - - - - -3]。可用性、简单性和安全生产技术和获得的硝酸铵炸药的制造(E)导致了其大规模应用。也,硝酸铵炸药是重要的在纯形式:热爆炸的335千卡/公斤,3倍小于热爆炸的三硝基甲苯,可操作性(爆炸碎片)的铅弹Trautsl等于165厘米3-230厘米3。订单的爆率是1.5公里- 2.5公里,需要一个中间雷管的爆炸存在强大的E (4]。生成的气体温度的高水平是烟火燃烧传统类型的发电机的特点,大大限制了其应用领域和部队使用在某些情况下氢气球设备,尽管他们的缺点。煤气的应用化学墨盒(PGCC)有特定的限制:必须要求致密填塞的孔砂孔的(花岗岩放映)和足够的深度。第一次与这一事实有关的压力施加在燃烧的气体发生器的构成,可以开发只在封闭的体积。
第二个条件是由于燃烧时系统产生的压力和速度的增长,是由摩擦力捣固墙上的洞。因此,主要工作开始前必须进行调优测试来确定这些条件,特别是在强化的未知结构(对象的破坏1,2]。目的研究工作的主要燃烧的烟火产气组成的规律和特点。
实验
研究气体的燃烧过程产生的收取施工,确保燃烧的收费1.5秒chamber-not内压力超过2 MPa (图1)。通道内产气电荷的存在会导致快速燃烧由于减少燃烧的拱顶厚度4.5毫米。
图1:产气的设计费用。
图2显示设备来确定气体的压力释放燃烧的烟火气产生的作品。燃烧的帮助下开始钨螺旋。气体的压力释放是通过压力计记录。
图2:安装的气体压力的确定。
燃烧理论和实验研究工作的发气复合材料。热力学计算的特征(绝热燃烧温度和平衡组成的产品)烟火成分使用复杂的项目“热”的基础上的热力学势的最小化的方法能源吉布斯被执行。初始组件开发发气的复合成分:硝酸铵:一个氧化剂,煤炭领域:燃料和粘结剂,三聚氰胺、双氰胺、聚乙烯醇alcohol-gasification补充剂选择(5]。
燃烧被chromel-aluminum热电偶测量温度。燃烧率测量如下:烟火作品被放置在一个厚壁管直径1.5厘米;高度为22.7厘米。燃烧是发起的上部管与初始成分(50%毫克+ 50%无烟火药)。燃烧率是由分裂组成的高度时管道的燃烧成分。释放气体的压力测量装置,设计和安装在实验室。第一个系列进行了热力学计算的基础“oxidizer-fuel”为不同比例的混合组件。第二个系列三相混合物的计算进行了“oxidizer-fuel-gasifying代理”为不同比例的组件。以下系统:1。先3-Mg-smokeless粉煤竞技场,2。先3煤炭领域的决心被烟火成分的强度特征。
结果与讨论
发现热力学计算的基础上的二元混合物的绝热燃烧温度铵nitrate-coal竞技场,绝热燃烧温度是降低从1521 K到1162 K的增加煤炭领域的内容。这些数据被用来开发配方的烟火气生成组成的低生成的气体温度。结果计算二进制的绝热燃烧温度nitrate-coal阿里纳斯介绍了铵的混合物图3。结果的计算混合气体燃烧的产物组成双铵nitrate-coal领域所示表1。
图3:绝热燃烧温度的依赖煤炭领域的内容在一个二进制nitrate-coal阿里纳斯铵的混合物。
| coal-arene含量,% | 产品燃烧,% | |||||
|---|---|---|---|---|---|---|
| 甲烷 | 氧化碳 | 二氧化碳 | 氢 | 氮 | 水蒸气 | |
| 30.0 | 0.58 | 53.0 | 0.5 | 31.7 | 13.4 | 0.82 |
| 40.0 | 2.15 | 45.13 | 1.26 | 38.0 | 11.2 | 2.26 |
| 50.0 | 4.33 | 37.87 | 2.57 | 41.15 | 9.27 | 4.81 |
| 60.0 | 7.44 | 30.14 | 3.99 | 42.92 | 7.39 | 8.12 |
| 70.0 | 11.0 | 23.6 | 4.87 | 43.83 | 5.5 | 11.2 |
表1。计算组成二元混合气体燃烧产物的铵nitrate-coal竞技场。
它显示的基础上,燃烧的热力学平衡组成的计算的基础,在产品的燃烧二进制nitrate-coal铵领域由一氧化碳和氢气的混合物。数量也在明显的氮甲烷,二氧化碳和水形成蒸汽,因此后者的比例是煤炭芳烃含量的增加而增加。
绝热燃烧温度的计算结果三铵的混合物nitrate-coal arenas-gasifying添加剂了图4。
图4:绝热燃烧温度的依赖从内容的煤气化添加剂三铵的混合物nitrate-coal arene-gasifying代理(1-dicyandiamide 2-melamine)。
是显示的基础上的热力学计算的绝热燃烧温度依赖于内容添加剂煤气化的三重混合物,最低温度是观察到的三掺有三聚氰胺(1170 K - 1370 K),因此观察到的温度降低和增加内容的三重三聚氰胺的混合物。产品的基础燃烧三混合物是由碳的氧化,氢和氮,从而增加后者的内容是由于使用含氮化合物作为煤气化添加剂(表2)。
| 乙酸含量,% | 产品燃烧,% | |||||
|---|---|---|---|---|---|---|
| 甲烷 | 氧化碳 | 二氧化碳 | 氢 | 氮 | 水蒸气 | |
| 10.0 | 1.38 | 49.34 | 1.74 | 29.39 | 16.02 | 2.13 |
| 15.0 | 1.3 | 46.79 | 3.11 | 27.54 | 17.52 | 3.31 |
| 20.0 | 2.14 | 43.18 | 4.91 | 26.28 | 18.77 | 4.72 |
| 25.0 | 2.59 | 38.29 | 7.51 | 24.41 | 20.61 | 6.59 |
| 30.0 | 2.69 | 35.55 | 9.29 | 22.75 | 22.11 | 7.61 |
表2。计算气体燃烧的产物组成三铵混合物nitrate-coal阿里纳斯三聚氰胺。
二元混合物的燃烧获得的实验结果所示图5,6。的数据图5,6表明,最优组合为大量的天然气进化和最大燃烧速率的成分含有30%煤炭芳烃和70%硝酸铵。研究的结果为基础的三元混合物被选的二元混合物硝酸铵/煤芳烃= 70/30,因为这种混合拥有最高的燃烧速度和很高的特定气体容量研究二元混合物。作为一个实验数据证实了这一选择燃料同时粘结剂煤芳烃,这是作为一个反应堆地层。由于煤炭芳烃的反应与硝酸铵固体废物形成和耐用的形成多孔框架形成防止夹带的凝聚反应产物燃烧区。
图5:的依赖煤炭的燃烧速度在内容的二元混合芳烃铵nitrate-coal竞技场。
图6:依赖的最大压力室的内容煤炭芳烃二进制nitrate-coal阿里纳斯铵的混合物。
作为一个整体框架仍在前室通过过滤器过滤和接收容器只进入气化的气体产品。因此,过滤器必须已经部分冷却降温的纯气体没有浓缩的杂质。燃烧的结果三重混合物所示图7。三重混合物的燃烧的高温实验确定的内容与气化剂聚乙烯醇和三聚氰胺混合物燃烧的温度取决于煤气化添加剂的含量,减少观察与添加剂的含量的增加。研究三相混合物的燃烧温度与聚乙烯醇与三聚氰胺423 K - 723 K和-423 K - 673 K。研究的数据表明,最优组合为大量的天然气进化和最大燃烧速率是一个成分含有10%的气化剂(聚乙烯醇),70%硝酸铵和20%煤炭芳烃。根据研究为基础的三元混合物被选三硝铵的混合物/煤芳烃/聚乙烯醇= 70/20/10混合物燃烧率最高的三元混合物的调查。
图7:内容上的燃烧速度的依赖的三元混合物气化添加剂铵nitrate-coal arenas-gasifying添加剂(1-polyvinyl酒精,2-melamine)。
研究允许开发天然气生成的两个配方组成,以确保必要的燃烧室压强和温度的速率值生成的气体:
| 食谱配方# 1 | 食谱配方# 2 |
| 铵nitrate-58 (±4) % | 铵nitrate-58 (±4) % |
| 煤炭arenas-25 (±3) % | 煤炭arenas-25 (±3) % |
| -Polyvinylalcohol-17 (±3) % | -Melamine-15 (3) % |
| 石墨- 1%超过100人 | 石墨- 1%超过100人。 |
的特定的密度和抗压强度的令人眼花缭乱的产品应用各种测量聚合物粘结剂的依赖强度的测定成品的紧迫压力,最终导致工艺流程的实现紧迫的烟火用品,特别是冲压设备的选择。这是测试系统? NO3-Mg提出了无烟火药,作为粘合剂使用煤焦油。在图8依赖性的密度和压力强度在给定的系统。
图8:的依赖密度(d)和抗压强度(cs)的系统中KNO紧迫的压力3-Mg-smokeless粉煤焦油。
从70 MPa压实压力样本的密度足够快速增长,达到了相应的限制为1730公斤/米3在300 MPa的紧迫压力。紧迫的压力的进一步增加密度的显著提升没有铅。样品的抗压强度也会增加单调一点的压实压力245 MPa对应值保持在同一水平。在这种情况下,主要成分负责复合是一篇树脂的强度。树脂明显,压力大大超过230 MPa - 240 MPa是变形和包装复合产品的所有元素。即按价值超过塑性变形的物质条件。
测定的安全使用和制造业发达的发气成分测试灵敏度冲击和摩擦。测试表明,发达发气成分对冲击(爆炸频率仪器1 0%)和摩擦冲击转变(相对频率的爆炸压力的紧迫的Psn= 353 MPa(3600公斤/厘米2)= 0%)。
的热稳定性和灵敏度发达发气组成的热影响差热分析的方法研究了高分辨率。进行了差热分析的高分辨率显示,高的热稳定性和低对热的敏感性的影响阐述了发气的组成部分。获得的值的flash温度(396±10°C)和激活能源(309.9 kJ /更易)成分的间接稳定的工作描述的特征气体产生费用的基础上开发配方的发气成分长期存储的过程。
结论
热力学计算的基础上的烟火气生成成分合成配方的组件及其比率气体产生成分:硝酸铵,氧化剂,煤炭领域:fuel-binder、三聚氰胺、聚乙烯醇alcohol-gasification补充剂被发现。烟火气的燃烧规律生成成分测定和发气化合物的两个公式:1)铵nitrate-58(±4) %,煤炭arenas-25(±3) %,聚乙烯醇alcohol-17(±3) %,石墨- 1%超重,2)硝酸氨- 65(±4)%,煤炭arenas-20 (±3) %, melamine-15石墨(3)% - 1%超过100开发和全面的研究。抗压强度的相关性的研究结果的紧迫压力显示,烟火cementators所提供的产品的综合实力(煤炭领域)。测定的安全使用和制造业发达的发气成分测试灵敏度冲击和摩擦。实验表明,发达发气成分对冲击(爆炸频率仪器1 0%)和摩擦冲击转变(相对频率的爆炸压力的紧迫Psn = 353 MPa(3600公斤/厘米2)= 0%)。
引用
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