固体火箭发动机内部燃烧产物辐射特性预示方法及分布规律

介质辐射传热对含金属推进剂固体火箭发动机内部热环境影响显著。建立精确、高效的参与介质辐射特性预示方法是对发动机内部热环境进行精细数值预示的重要前提。针对发动机内的熔融氧化铝颗粒和多组分燃气,分别基于Mie理论和逐线计算法建立了其辐射特性精细计算方法,结合数据插值方法和普朗克平均吸收系数总体模型构建了固体火箭发动机燃烧产物辐射特性快速预示方法。计算得到了HIPPO喷管内部燃烧产物辐射特性参数的一维分布特性,研究了燃烧温度、压强及推进剂铝含量对喷管内燃烧产物辐射特性的影响规律。结果表明:在燃烧室和喷管喉部之间颗粒对燃烧产物吸收系数的贡献占主导地位,而燃气的贡献可忽略;在喷管扩张段,燃气对吸收系数的贡献逐渐显著;在喷管出口处,燃气对吸收系数的贡献不可忽略;燃烧室温度和推进剂铝含量的升高、燃烧室压强的降低均会导致燃气对辐射传热贡献比例的减小。

基于ReaxFF的不黏煤燃烧过程中自由基及主要燃烧产物生成规律研究

为了探究不黏煤燃烧过程中自由基及主要燃烧产物生成规律,采用X射线光电子能谱(XPS)和核磁共振谱(^(13)C NMR)实验方法,对不黏煤进行表征分析,构建了分子式为C_(208)H_(199)O_(23)N_(3)S的不黏煤分子模型。在不同O_(2)分子数与温度条件下,应用反应分子动力学(ReaxFF MD)方法进行不黏煤的燃烧分子动力学模拟,探究其燃烧过程中自由基与主要产物的生成与消耗规律。研究结果表明:消耗OH自由基主要反应的总次数为1906次,消耗H自由基与O自由基的总次数分别为3733、2033次,提高温度和O_(2)分子数使得相对稳定的OH自由基产量峰值增幅更大,H自由基与O自由基的产量峰值增幅相对较小;消耗CO_(2)主要反应的总次数为1781次,低于消耗CO与H_(2)O主要反应总次数,提高温度和O_(2)分子数使得相对稳定的CO_(2)产量峰值增幅更大。提高O_(2)分子数对H_(2)O的产量峰值影响呈现先促进再抑制的趋势;H自由基、O自由基及OH自由基主要由小分子化合物或其他自由基发生分解反应生成。自由基聚合或小分子化合物分解反应是CO、CO_(2)及H_(2)O生成的主要路径。

含铝固体推进剂多相燃烧产物物理化学特性参数研究综述

含铝固体推进剂在燃烧过程中会产生大量铝的氧化物和亚氧化物,了解燃烧产物的物理化学特性对发动机内的燃烧、流动等多物理过程的精细化研究及解决燃烧过程中的安全问题意义重大。本文针对铝和三氧化二铝的物理特性参数,铝和氧气、二氧化碳与水蒸汽的化学反应参数,AlO,Al2O2,Al2O,AlO2等铝的亚氧化物的比热容、生成焓,以及AlO同氧化性组分发生反应的反应热、活化能和指前因子等参数,综述国内外在不同温度下的实验测试和理论计算方法及结果,对发动机内多相燃烧产物的物理化学特性进行了综合研究。

酸碱滴定法测定复合固体推进剂燃烧产物中氯化氢

设计了一套固体推进剂燃烧产物收集装置,建立了酸碱滴定法测定燃烧产物中氯化氢含量方法。在密闭燃烧产物收集装置中,采用Φ36 mm实验发动机试车,加入1 L 1 mol/L氢氧化钠溶液吸收燃烧产物,并用氢氧化钠溶液将气体收集罐内部清洗干净,合并吸收液并准确称取质量。吸收液静置17 h后准确称取上清液约20 g进行测试。以甲基橙为指示剂,控制滴定终点pH在3.4左右,使Al^(3+)和CO_(2)以进入体系的初始状态存在于终点体系中,消除Al^(3+)和CO_(2)的影响,用0.1 mol/L盐酸标准滴定溶液滴定吸收液中剩余的氢氧化钠,得到推进剂燃烧产物中氯化氢含量。该法测定结果的相对标准偏差小于2%(n=6),测定结果与理论计算值的相对偏差在0~-1.5%之间,燃烧产物收集装置设计合理。

艾叶及其燃烧产物的化学成分研究进展

艾为我国传统中药,主要含有挥发油类、黄酮类、苯丙素类及萜类等化学成分,具有平喘镇咳、抗肿瘤、抗炎、抗菌抗病毒、抗氧化等多种药理活性。艾叶晒干捣碎得艾绒,艾绒燃烧物艾烟中主要成分有呋喃类、芳香类、酯类、烷烃或含羟基类化合物,具有抗真菌及病毒、抗衰老和调节脂质代谢作用。综述了艾叶及艾烟的化学成分和药理作用的研究进展,为艾叶的开发利用提供依据。

燃气发生器燃烧产物对密闭爆发器压力测试结果的影响

以2号小粒黑为点火药,单基2/1火药为主装药制作的单/双药盒燃气发生器为研究对象,采用密闭爆发器压力验测试方法,在不清理之前试验燃烧产物的情况下进行2轮各10余次的燃气发生器点火试验,采用数理统计及线性回归方法分析研究输出峰值压力和到达峰值压力时间。,结果表明:燃烧产物中火药残留物及水蒸气吸收燃气压力,而且吸收压力程度随试验次数呈线性增加。作者最后提出了一种密闭爆发器清理计算方法,可有效排除燃烧产物对压力测试的影响,获得较为准确输出峰值压力。

负荷改变对煤粉锅炉燃烧产物中汞的分布特征影响研究

在对某 30 0MW燃煤电厂锅炉进行锅炉负荷分别为30 0MW、2 5 0MW和 2 0 0MW时的煤、渣、底灰、飞灰取样后 ,通过对锅炉负荷改变时煤和燃烧产物中汞的含量进行定量测量 ,进行了煤在不同锅炉负荷下燃烧时汞的分布特征和富集特性的研究和探讨。

摩擦点火Ti-V-Cr阻燃钛合金燃烧产物的组织特征

采用摩擦氧浓度实验方法,结合原位观察、扫描电镜、能谱仪和X一射线衍射分析,系统研究Ti-V-Cr阻燃钛合金燃烧产物的微观组织形貌、燃烧反应过程的合金元素分布规律及微观机理.结果表明:Ti-V-Cr阻燃钛合金燃烧过程发出闪亮耀眼的白光,具有典型金属燃烧的火焰特征.燃烧产物主要有TiO_2,V_2O_5和Cr_2O_3三种氧化物,该混合氧化物以分散颗粒和致密连续体存在.分散颗粒为规则的球形;致密连续燃烧产物的微观组织具有分区特征,从合金基体至燃烧表面依次为过渡区、热影响区、熔凝区和燃烧区.其中,过渡区存在一些微小的颗粒状凸起,且有一定方向性;热影响区中形成大量V基固溶体相和少量的Ti基固溶体相,V基固溶体相上存在Ti的含量远高于基体的针状析出物;熔凝区中,大量的Ti基固溶体中存在少量的V基固溶体;燃烧区主要为Ti,V和Cr的氧化物混合物.热影响区的V基固溶体相降低了Ti元素向熔凝区的迁移速率,减慢了燃烧区Ti与O的优先反应;燃烧区形成的TiO_2,V_2O_5和Cr_2O_3混合氧化物和熔凝区O在Ti中大量固溶共同终止了O向合金基体的继续扩散,从而使Ti-V-Cr阻燃钛合金表现出优异的阻燃功能性.

淮南二叠纪煤及其燃烧产物地球化学特征

采用仪器中子活化分析法INAA(instrumentalneutronactivationanalysis)测试了淮南煤田二叠纪主采煤层原煤煤样的地球化学组成 ,用X -射线荧光光谱XRFS(X -rayfluorescencespectrometry)测试了田家庵和洛河电厂的粉煤灰地球化学组成并与煤样作了对比分析 ,用电子探针测试了飞灰中主要类型颗粒的化学组成 .淮南煤中多数微量元素属正常水平 .与克拉克值相比 ,元素Se ,S ,As ,Sb ,Br,U和Cl等在煤中趋于富集 ,其他元素均趋于分散 .有机亲和性弱的亲石元素趋于在粉煤灰中聚集 ,与铁关系密切的金属元素在粉煤灰中有明显的富集 ;有机亲合性强的元素在燃烧过程中趋于以气态形式向空气中逸散 .粉煤灰中因矿物与粒度的分异明显 ,致使其化学组成在不同的粒度级和比重级中的分布也有较大的不同 .飞灰中一些不定形颗粒主要由铁的氧化物和少量其他金属氧化物组成 .硅酸盐类颗粒主要由硅、铝和铁的氧化物所组成 ,而玻璃珠主要由硅和铝的氧化物组成 .残碳中测得的砷、硫和氯的含量最高 ,说明其对这些元素具有较强的吸附能力 .研究粉煤灰的成分特点有助于粉煤灰的综合利用和评价其对环境的影响 .

O_2/CO_2气氛下煤燃烧产物的热力学分析

利用ASEPN PLUS软件平台对O2/CO2气氛下煤的燃烧产物进行了热力学模拟计算,计算中对煤在O2/CO2气氛下和空气中的燃烧产物进行了对比,研究在O2/CO2气氛下燃烧温度、过量氧系数φ对煤燃烧产物的影响。结果表明,煤在O2/CO2气氛下燃烧,形成的NOx量远低于空气气氛中的生成量;随温度和φ增大,NOx量增大;温度对SO2和SO3量的生成影响很小;当φ<1时,随φ增大SO2的量增大,当φ>1时,φ变化对SO2量影响不大;随φ增大,SO3有微量增长。计算表明应用ASPEN PLUS模拟煤的富氧燃烧是可行的。

300MW煤粉锅炉燃烧产物中汞的分布特征研究

在对某 30 0 MW燃煤电站锅炉的煤、渣、底灰、飞灰进行取样后 ,通过对煤样、灰样、渣样中的汞进行定量测量 ,并借助于质量平衡分析方法计算烟气中汞的浓度 ,获得了煤在大型电站锅炉中燃烧时汞污染物的分布特征及其排放特性。图 5表 1参

家用燃料气态燃烧产物对室内空气污染的初步评估

目的初步评估天然气、液化石油气和蜂窝煤的气态燃烧产物对室内空气污染的影响程度和特征。方法在特别设计的3间实验房间内分别使用天然气、液化石油气和蜂窝煤在室内进行定量燃烧,同时根据国家标准方法采集空气样品并测定SO2、NO2、CO和甲醛的浓度,对其排放量和排放特征进行分析。结果3种燃料的气态燃烧产物(SO2、NO2、CO、甲醛)中,均以CO和NO2的排放量最高。在日均用量下,蜂窝煤的CO和NO2排放量远高于天然气和液化石油气。使用蜂窝煤的家庭CO单位排放量高达30136mg/kg,明显高于液化石油气(8725mg/kg)和天然气(2755mg/kg);液化石油气的NO2单位排放量(42.69mg/kg)则明显高于蜂窝煤(20.01mg/kg)和天然气(11.87mg/m3)。在通风不良的室内,均可使室内CO和NO2浓度均超过GB/T18883—2002《室内空气质量标准》。结论厨房室内燃烧天然气或液化石油气,能造成CO和NO2的污染。

煤及其燃烧产物飞灰和底灰中稀土元素地球化学特征及集散规律

采用ICP-MS法测试了褐煤、肥煤和无烟煤以及在不同燃烧条件下获取的飞灰、底灰等29个样品的稀土元素含量;分析了稀土元素地球化学特征。结果表明,不同煤种的稀土元素含量不同,相同煤种在不同燃烧条件下获取的飞灰、底灰中的稀土元素含量也不同;褐煤、肥煤、无烟煤及其燃煤产物飞灰、底灰的稀土元素分布模式呈左高右低的宽缓的“V”型曲线;Eu存在明显负异常。研究了燃煤过程中稀土元素的分布及集散规律,稀土元素在飞灰、底灰中的含量比原煤有明显提高,其增加幅度为几倍至20多倍不等,表明煤炭燃烧后稀土元素在飞灰、底灰中进一步聚集;飞灰和底灰中稀土元素含量、飞灰和底灰对煤的稀土元素含量比和富集因子以及飞灰对底灰的稀土元素含量比和富集因子等,不仅与原煤中稀土元素有直接关系,而且还受锅炉燃烧方式、燃烧温度(炉温)等人为因素的影响。

燃烧产物特性对燃气弹射内弹道与载荷的影响研究

为了研究燃烧产物特性对燃气弹射初容室二次燃烧流场、内弹道和载荷的影响,采用Realizable k-ε湍流模型、域动分层动网格技术和有限速率/涡耗散模型,建立包含动边界的初容室二次燃烧流动模型。通过与实验数据对比,验证了燃气弹射模型的有效性。数值研究了燃气发生器喷管入口燃烧产物压力和组分浓度比值对燃气弹射内弹道和载荷的影响,计算得到了满足导弹出筒要求的喷管入口压力和组分浓度比值的变化范围。数值研究表明:随着燃气发生器喷管入口压力的增大,初容室中O2完全消耗的时间变短,导弹出筒时间缩短,出筒速度增加,加速度峰值增大;随着喷管入口CO与H2浓度比值的增大,初容室中O2完全消耗的时间变长,导弹出筒时间延长,出筒速度减小,加速度峰值减小。研究结果为燃气弹射内弹道设计提供了理论基础。

NEPE高能推进剂凝相燃烧产物的特性分析

通过改进固体推进剂凝相燃烧产物收集装置,在降低系统复杂程度的同时实现了对工作压强的稳定控制。对NEPE高能推进剂在三种工作压强下产生的凝相产物进行了收集,采用粒度分析仪、扫描电镜、X射线能谱仪和X射线衍射仪对获得的凝相燃烧产物进行了深入分析。结果表明,对于NEPE高能推进剂,工作压强对峰值粒度的影响不大,各压强下的平均峰值粒度均在1μm至2μm之间;大部分粒子呈规则球形,少数大粒子会发生形状改变;铝粒子在燃烧室中一般不会全部被氧化成Al2O3。

煤及其燃烧产物中无机组分分析方法比较

从三个方面对煤及其燃烧产物中无机组分的分析方法进行了比较和评价 :1 )比较和评价了煤及其燃烧产物中矿物分析方法 ,其中主要讨论了 XRD法和 CCSEM法 ;2 )比较和评价了煤及其燃烧产物中元素含量的分析方法 ,主要包括 X-射线和 v-射线技术 ;原子吸收或发射技术( AAS/ AES)和质谱法 ( MS) ;3)比较和评价了煤及其燃烧产物中微量元素的赋存形态分析方法 ,主要包括直接分析方法和间接分析方法 .

基于最小自由能法的烟火药燃烧产物预测模型

燃烧产物的预测对烟火药的设计非常重要。文中采用最小自由能法原理,建立了烟火药燃烧产物预测模型,使用傅立叶变换红外光谱仪对实际燃烧产物进行了分析。在预测产物与实际燃烧产物对比的基础上,修正了理化参数数据库后,预测结果同实际产物完全相同,验证了模型的合理性。

收集处理方法对含铝固体推进剂凝相燃烧产物特性影响

含铝固体推进剂凝相燃烧产物特性对固体火箭发动机的燃烧效率、燃烧稳定性和绝热安全性等影响重大。为获得准确可靠的凝相燃烧产物的理化特性,利用定压燃烧装置来收集凝相燃烧产物,采用马尔文激光粒度分析仪、扫描电镜及X射线衍射仪对产物进行表征,研究收集介质、干燥处理和超声分散对凝相燃烧产物性质的影响。结果表明,使用水收集获得的凝相燃烧产物平均粒度与氮气收集条件下相比大60%,水收集法适用于研究推进剂近燃面凝相燃烧产物。干燥处理能保证凝相燃烧产物样品中大尺寸颗粒的有效取样,在粒度测试之前需要对样品进行干燥处理来获取准确的凝相燃烧产物粒度分布数据。超声分散会导致大颗粒团聚物含量降低,小颗粒团聚物含量升高,最终显著降低凝相燃烧产物平均粒径。粒度测试时,在80kHz条件下,超声分散参数设定为40 W,5 min较为合适。基于研究结果,提出了一套科学合理的凝相燃烧产物收集处理方法。

含硼推进剂固冲发动机补燃室内凝聚相燃烧产物特性试验研究

针对含硼贫氧推进剂固体火箭冲压发动机,提出了一种补燃室内凝聚相燃烧产物取样和分析方法,基于设计的水冷探针取样装置,通过地面直连式试验对发动机中间燃烧产物进行了采集.试验证明,该方法能够有效开展含硼推进剂固冲发动机补燃室内凝聚相产物取样研究,并使用现代仪器手段对产物的理化特性与粒度分布规律进行了深入分析.研究结果表明,凝聚相产物的形态呈无规则状,大部分颗粒呈片状,只含有少量形状很规则的球状颗粒;产物的主要成分为B2O3;产物的粒度呈三峰分布,主要集中在0.3～40 μm之间.另外,随发动机补燃室长度增加,粒度逐渐减小;自发动机中心轴线位置向发动机壁面位置的径向变化过程中,粒度先明显减小,后略微增大.

300MW煤粉锅炉燃烧产物中总铬和六价铬的分布特征研究

通过对某台300MW燃煤电站锅炉在额定负荷下的煤、渣、底灰、飞灰取样和总铬及Cr6+的定量测量,获得了煤在大型电站锅炉燃烧后铬的赋存形态及其分布的初步特征,并对燃烧产物中Cr6+的转化特性进行了探讨。煤在电站锅炉中燃烧时,从烟气中排放的总铬量占原煤总铬量的84％,而渣、底灰、电除尘一电场、二电场、三电场飞灰中总铬量分别占1.1％、0.6％、11.1％、1.2％、1.3％。即从锅炉中烟气中排放到周围环境中的燃烧产物铬的量占有相当大的份额。