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.

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) 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.

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.

5. Типы горючих веществ. Пороха. Типы порохов.

Типы горючих веществ.

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).

Нитроцеллюлозные пороха подразделяются на БАЛЛИСТИТНЫЕ, ПИРОКСИЛИНОВЫЕ и КОРДИТНЫЕ.

Основой пироксилиновых порохов является ПИРОКСИЛИН – нитрованная клетчатка. В зависимости от количества азота ПИРОКСИЛИН может быть высокоазотным (количество азота 12,9-13,5%) – ПИРОКСИЛИН № 1 - или низкоазотным (11,9-12,3%) – ПИРОКСИЛИН № 2.

Нитроглицериновые пороха изготавливаются без использования растворителя. Они подразделяются на двухосновные и трехосновные.

Кордитные пороха занимают промежуточное положение между пироксилиновыми и нитроглицериновыми порохами. Они пред-ставляют собой смесь высокоазотного пироксилина № 1 и смешан-ного растворителя (ацетон, нитроглицерин, спиртоэфирная смесь), либо содержат большое количество коллоксилина – нитроцеллюло-зу с содержанием азота 11,5…12%. Кордиты имеют большую мощ-ность, что, однако, приводит к значительному разгару канала ство-ла. Кордиты используются для приготовления зарядов стрелкового оружия, артиллерийских орудий и миномётов.

Форма и размеры порохового зерна обозначаются следующим образом.

1. Ленточные пороха обозначаются буквой Л, к которой добавляется цифра, означающая толщину свода горения. Например, Л-20 означает ленточный порох со сводом горения 0, 2 мм.

2. Пороха пластинчатой формы имеют обозначение Пл и двумя цифрами через черточку указывается толщина и ширина пластины. Например, Пл-12-20 означает пластинчатый порох толщиной 0,12 мм и шириной 2 мм.

3. Мелкозерненые пороха обозначаются дробью, в числителе ко-торой указывается толщина горящего свода, а в знаменателе – чис-ло каналов. Например, обозначения показывают, соответственно, пороховые зерна – одноканальное, 7-канальное и 19-канальное со сводами горения 0,4, 1, 1,2 и 1,6 мм.

4. Трубочные пороха после дроби имею индекс Тр. Например, означает зерно трубчатой формы со сводом горения 1,8 мм.

5. Винтовочные пороха обозначаются буквой В. Если порох предназначен для тяжелой пули, то добавляется буква Т (ВТ), если для легкой – буква Л (ВЛ).

 

 

6. Характер изменения объема в каморе при горении порохового заряда.

Обозначим начальный объем ПК через Wo; - масса навески порохового заряда.

При сгорании пороха образуется масса газа. Тогда объем, занимаемый газами, будет равен Wg=Wo-Wпор, (1)

где Wпор - объем, занимаемый несгоревшим порохом и собственным объемом молекул газа-коволюмом.

Вводя относительную величину сгоревшей части порохового заряда (масса заряда, перешедшая в процессе сгорания в газовую фазу), найдем (2).

 

 

 

7. Законы скорости горения.

Законом скорости горения пороха называется аналитическое выражение, описывающее зависимость скорости горения от давления.

При изучении горения пороха наибольшее распространение нашли формулы следующего вида:

формула Вьеля;

формула Мюруара;

формула Шарбонье,

 

в которых коэффициенты a, b и U1 определяются на основе эксперимента. Для твердых ракетных топлив, работающих при давлениях 5-15 МПа, широкое распространение получила формула Вьеля. В формуле Мюруара коэффициент "a" учитывает влияние на скорость горения пороха радиационного теплового потока. Закон горения в форме Шарбонье используется для порохов ствольного оружия при давлении Р>30 МПа. Коэффициент U1 по физическому смыслу представляет скорость горения пороха при нормальном давлении. Величина U1 зависит только от природы и химического состава пороха. Количественные значения единичной скорости горения при температуре 15 C приведены в табл.