Зниження пожежної небезпеки піротехнічних нітратовмісних виробів під час їх застосування - Автореферат

Умови їх застосування, що постійно жорсткішають (підвищені температури нагріву, зовнішні тиски, надзвуковий обдув потоком повітря і вісесиметричне обертання) сприяють руйнуванню виробів як при запуску виробів (стартові умови), коли зразки ПНС піддаються істотним термовпливам унаслідок нагріву металевих оболонок виробів, так і в умовах їх штатного спрацьовування. Головна причина такого стану полягає у тому, що нормативна база вимог пожежної безпеки неповною мірою забезпечує контроль якості таких виробів під час їх застосування, недостатньо уваги приділяється науковим дослідженням процесів нагріву металевих оболонок виробів, а також процесів горіння зразків ПНС у згаданих умовах їх застосування. Проведення теоретичних та експериментальних досліджень термогазодинамічних процесів на поверхні піротехнічних нітратовмісних виробів, а також фізико-хімічних процесів горіння ПНС, що дозволяють прогнозувати критичні режими застосування виробів як в стартових, так й у штатних умовах є актуальною науково-технічною задачею, розвязання якої сприятиме зниженню пожежної небезпеки нітратовмісних виробів в умовах їх застосування. провести теоретичні дослідження: розподілів температури по товщині металевих оболонок піротехнічних нітратовмісних виробів в умовах надзвукового обдуву потоком повітря і вісесиметричного обертання; залежностей рівноважної температури і складу продуктів згоряння ПНС від співвідношення компонентів в системі і зовнішнього тиску; швидкостей та концентраційних меж горіння ПНС залежно від технологічних параметрів (співвідношення компонентів, їх дисперсності, природи окислювача) і зовнішніх умов (температури нагріву, зовнішнього тиску); розробити спеціалізований програмний комплекс у вигляді пакетів прикладних програм, орієнтованих на ПЕОМ класу IBM, для створення в режимі діалогу і реального часу керованої бази даних з зовнішніх термовпливів на металеві оболонки виробів, температуру і склад продуктів згоряння ПНС, швидкість і концентраційні межі їх горіння в умовах застосування виробів; провести експериментальні дослідження: з визначення ділянок на поверхні виробів, споряджених зразками ПНС, в яких відбувається передчасне запалювання і вибухове горіння зразків ПНС, а також руйнування оболонок залежно від різних режимів зовнішніх термовпливів; із знаходження залежностей швидкостей та концентраційних меж горіння ПНС від підвищених температур нагріву (до 673 К), зовнішніх тисків (до 3.107 Па), швидкостей обдуву потоком повітря (до 1,5•10? м/с) і кутових швидкостей вісесиметричного обертання (до 4•10? рад/с), впливу на них дисперсності компонентів і природи окислювача;В першому розділі викладені результати аналізу літературних джерел, повязаних з пожежонебезпечними властивостями подвійних піротехнічних систем (ПС) метал нітрати лужних і лужноземельних металів, до класу яких належать розглядувані ПНС, в умовах їх застосування, що постійно посилюються (підвищені температури нагріву (Т0, К), зовнішні тиски (Р, Па), швидкості надзвукового обдуву потоком повітря (, м/с) та кутові швидкості вісесиметричного обертання (?, рад/с), які залежать від режимів горіння ПС в цих умовах (стійке горіння, припинення горіння або самоприскорення горіння, що переходить у вибух). Що стосується розглядуваних ПНС, то в даний час відсутні наступні важливі експериментальні і теоретичні дослідження швидкості і граничних режимів їх горіння, які дозволили б створити керовану базу даних з прогнозування пожежонебезпечних властивостей цих систем в умовах застосування: експериментальні дані про вплив на залежність u(?) та концентраційні межі горіння технологічних параметрів dm і dok, а також зовнішніх параметрів Т0, Р, V і ? прийнятні для практики методи розрахунку (відносна похибка не більше 10...15 %) основних характеристик процесу горіння ПНС (швидкості і концентраційних меж горіння) залежно від різних технологічних параметрів і зовнішніх умов. В другому розділі представлений комплекс розроблених математичних моделей термовпливу надзвукового потоку повітря на поверхню металевих оболонок виробів на основі ПНС, які враховують температурну залежність теплофізичних властивостей матеріалу і дозволяють розраховувати вплив зовнішніх умов (швидкості обдуву потоком повітря, режиму обтікання (ламінарний, турбулентний) та часу впливу потоку (t, с)) на тепловий потік з прикордонного шару (qw, Вт/м2) у виріб, а також знаходити розподіли температури по товщині оболонок. В результаті проведених розрахунків встановлено, що для дослідженого діапазону зміни V = 0…1,5?103 м/с існують критичні значення V, Re и t* (Re Re - турбулентний режим), при перевищенні яких спостерігається передчасне саморозігрівання зразків ПНС в результаті екзотермічного процесу окислення металевого пального в газоподібних продуктах термічного розкладання окислювачів, що призводить до осередкового запалювання зразків і процесу їх горіння в замкнутому обємі з подальшим руйнуванням оболонок виробів і викидом в навколишнє середовище високотемпературних продуктів згорання. Встановлено,

Основний зміст роботи