О механизме тепловыделения в пламени динитрамида аммония
Н. Е. Ермолин
Институт теоретической и прикладной механики им. С. А. Христиановича СО РАН,
630090 Новосибирск, ermolin@itam.nsc.ru
Ключевые слова: динитрамид аммония, пламя, моделирование, кинетический механизм, химические процессы, испарение, тепловыделение, аэрозоли
Страницы: 64-76
Аннотация
С целью проверки адекватности различных моделей тепловыделения в пламени динитрамида аммония реальным процессам проведено численное моделирование химических процессов в продуктах термического разложения при давлении 10 Торр и в пламени динитрамида аммония (ADN, NH4N(NO2)2) при давлении 0.4 ÷ 60 атм. Расчеты выполнены на основе детального кинетического механизма и граничных условий, согласованных с экспериментальными данными, термодинамическими свойствами и химическим составом ADN. Кинетический механизм включает субмеханизмы, описывающие высокотемпературные химические процессы в смесях NH3/N2O/NO/NO2/HNO2/HNO3 и NH3/HN(NO2)2, а также брутто-стадии разложения аэрозолей. На основе расчетных и экспериментальных данных оценена роль динитразовой кислоты HN(NO2)2, аэрозолей и пара ADN в процессе тепловыделения в прилегающей к поверхности горения зоне пламени ADN. Согласно расчетам основным источником тепловыделения в холодной зоне пламени при p ≥ 3 атм является динитразовая кислота, поступающая в соответствии с каналом диссоциативного испарения ADNliq → NH3 + HN(NO2)2 с поверхности горения. В высокотемпературной зоне пламени тепловыделение обусловлено реакцией в смеси NH3/N2O/NO/NO2/HNO2/HNO3. При невысоких давлениях высокотемпературная зона отделена от низкотемпературной зоной индукции. Ведущей в производстве радикала OH, играющего важную роль в процессе горения, в зоне индукции является стадия HNO3 + M → OH + NO2 + M. Вследствие высокой энергии активации стадии малые температурные возмущения в индукционной зоне при низких давлениях приводят к конечному изменению расстояния отхода высокотемпературной зоны пламени от поверхности горения. Поэтому малые температурные возмущения в индукционной зоне, обусловленные присутствием примеси в образце или теплообменом реагирующего газа с окружающей средой, могут быть причиной расхождения как между экспериментальными, так и между расчетными и экспериментальными данными по отходу высокотемпературной зоны пламени от поверхности горения. В расчетах положение высокотемпературной зоны эффективно регулируется вариацией в допустимых пределах констант скоростей элементарных стадий.
|
