纳米铝单颗粒与颗粒团燃烧的比较分析

发布时间：2017-09-17 13:46

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【摘要】：基于甲烷/氧气/氮气平面扩散火焰高温燃烧实验平台,从实验和理论分析两方面比较了纳米铝单颗粒和大颗粒团在燃烧特性和反应机理上的差异.实验中高分散、近似单颗粒的铝火焰呈现微弱的黄红色,而颗粒团在相同环境下呈现亮白色火焰,说明燃烧时前者颗粒温度要低于后者.并且相同环境下颗粒团的着火延时比单颗粒要长.从理论上对比了单颗粒和颗粒团的反应控速步,发现单颗粒主要受表面非均相反应控制,但颗粒团由于巨大的内表面积使得气相扩散成为可能的控速因素.颗粒团内近似绝热的环境使得颗粒升温加快,从而能产生更大的内应力来加速反应或促使颗粒团破碎,使得颗粒团能在低于铝熔点温度的环境下实现着火.最后,根据已有研究及分析,提出了纳米铝单颗粒和颗粒团在燃烧过程中的结构演变历程.
【作者单位】： 清华大学热能工程系热科学与动力工程教育部重点实验室;
【关键词】： 纳米铝颗粒 颗粒团燃烧 结构演变 燃烧机理
【基金】：国家自然科学基金资助项目(51206089) 中国博士后科学基金资助项目(2012M510438)
【分类号】：TK16
【正文快照】： 金属铝具有高的能量密度和燃烧温度,常常充当高能添加剂应用于固体推进、炸药、焰火、铝热剂[1]等领域.近些年也有学者提出把铝颗粒作为储能材料以实现能量的储存与运输[2].无论是高能添加剂还是储能材料,最终都需要铝氧化、燃烧,来释放能量.铝具有较高的反应活性,氧化性气氛

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