Открытый доступ
Доступ предоставлен
Только для подписчиков
Том 14, № 3 (2021)
Развитие цепной модели динамики распространения пандемии COVID 19
Аннотация
Подтверждена корректность математической модели распространения пандемии коронавируса как разветвленно-цепной (автокаталитической) реакции. Представлены результаты интерпретации статистических данных в рамках этой модели для уже завершенных — первой и второй — и продолжающейся (в мае–июне 2021 г.) третьей волн коронавируса для города (Москвы), региона (Якутия) и страны (Россия). Получены количественные параметры логистической функции, удовлетворительно описывающей распространение пандемии в этих трех объектах исследования. Модель обладает предсказательными свойствами. Показано, что выход скорости заражения на плато после фазы уменьшения этой величины указывает на формирование условий для начала следующей волны короновируса. Дата ее начала и количество зараженных в ней людей также могут быть определены заранее. Так, для третьей волны коронавируса, проходящей в июне 2021 г., с помощью модели определено количество людей, которое будет заражено в третьей волне коронавируса, и время ее начала. Некоторые обнаруженные закономерности универсальны. В частности, эффективная константа скорости снижается при переходе от первой волны ко второй. Это может быть объяснено ростом так называемого коллективного иммунитета. Модель позволяет вычислить динамическую константу, связанную с вероятностью заражения одного человека. Эта константа может изменяться более чем на два порядка при переходе от одного региона к другому.
3-10
Образование NO при низкотемпературном горении паровоздушной смеси метана в присутствии H2O2 и O3
Аннотация
Исследовано влияние H2O2 и O3 на время воспламенения паровоздушной стехиометрической смеси метана и образование NO. Установлено, что выход NO очень слабо зависит (или вовсе не зависит) от замены H2O2 на O3 в исходных паровоздушных смесях метана. В то же время на основании проведенных расчетов установлено, что уменьшение температуры исходной смеси приводит к падению образования NO. Так, в случае использования смесей, содержащих O3, ее значение может быть снижено до 650 К. При этом концентрация NO, рассчитанная на выходе из камеры сгорания, достигает величин (6–7) · 10−6 мольной доли (м.д.). Полученные результаты позволяют также предполагать существование возможности еще большего снижения температуры и содержания O3 в исходной смеси.
11-16
Термохимия реакций C6H5CH2C6H4O• и C6H5CH•C6H4OH с O2, а также избранных реакций их мономолекулярного распада
Аннотация
С помощью современных методов молекулярного моделирования определены термохимические свойства продуктов взаимодействия C6H5CH2C6H4O• и C6H5CH•C6H4OH радикалов с молекулярным кислородом, а также продуктов их мономолекулярного распада. На основе полученных значений рассчитана термохимия рассмотренных реакций и оценены значения их активационных барьеров.
17-26
Исследование характеристик газовых инфракрасных излучателей, работающих на режимах вынужденного поверхностного горения
Аннотация
Проведены экспериментальные исследования процесса горения смесей природного газа с воздухом на лабораторных макетах газового инфракрасного излучателя (ГИИ), работающего на режимах вынужденного поверхностного горения (ВПГ). Процесс горения происходил вблизи поверхности системы пластин из жаростойкого металлического сплава ПХ25Ю6. Конструкции макетов ГИИ и режим ВПГ позволили реализовать устойчивые режимы поверхностного горения в области значений удельной мощности поверхностного горения от 2,15 до 7,55 МВт/м2 на единицу площади поперечного сечения газового потока. Эксперименты проводились на двух макетах. Габариты системы излучающих пластин первого макета: ширина 78 мм; длина 92 мм; высота от 110 до 250 мм. Габариты излучающей поверхности второго макета: ширина 78 мм; длина 92 мм; высота 403 мм. Мощность горения в макетах ГИИ изменялась в интервале от 12 до 42 кВт. Концентрация окислов азота в продуктах сгорания не более 16 ppm, концентрация моноксида углерода не более 10 ppm при значениях коэффициента избытка воздуха 1,5. Максимальная температура наружной поверхности излучающих пластин 1280 ◦С. Коэффициент преобразования энергии горения в энергию излучения на макетах ГИИ высотой 403 мм достигал значений более 40%.
27-34
Влияние стратегии ввода топливно-воздушной смеси на характеристики цилиндрических радиационных горелок с тонкослойным пористым излучателем
Аннотация
Радиационные горелки цилиндрической формы, у которых длина газопроницаемого излучателя превышает диаметр, перспективны к применению в современных водогрейных и паровых котлах. Важным компонентом горелки является система подачи предварительно перемешанной газовоздушной смеси в объем излучателя. Рассмотрены две стратегии ввода топливно-воздушной смеси через торец цилиндрической радиационной горелки с тонкослойным пористым излучателем из Ni–Al–Cr сплава: (1) струйный ввод смеси из газоподающего канала с заданным профилем и (2) распределенный ввод смеси посредством тонкослойной мелкопористой вставки, соосно размещенной в объеме полости излучателя. В диапазоне мощностей 4,0–9,1 кВт и коэффициентов избытка воздуха 1,0–1,7 изучены температурные характеристики горелки, эмиссия оксидов азота и шума. Установлено, что вторая стратегия ввода топливной смеси позволяет обеспечить более равномерный нагрев излучателя, значительно снизить шум и эмиссию оксидов азота горелки.
35-42
Измерение расходных характеристик проточного газогенератора при газификации легкоплавких материалов в низкотемпературном потоке воздуха
Аннотация
Предложена методика экспериментального определения расходных характеристик проточного газогенератора, работающего на газификации твердого легкоплавкого материала (ТЛМ) набегающим потоком воздуха. Проведены экспериментальные исследования газификации заряда полипропилена (ПП). В экспериментах выход продуктов газификации составил от 43 до 120 г/с, а соотношение расходов воздуха и продуктов газификации ПП составило 2,3–2,9. Выполнен анализ погрешностей при использовании методики в реальных экспериментах.
43-60
Измерение расходных характеристик при газификации легкоплавких материалов в проточном газогенераторе
Аннотация
Предложена методика экспериментального определения расходных характеристик проточного газогенератора с выделением части расхода, создаваемой за счет газификации твердого легкоплавкого материала (ТЛМ) в суммарном расходе газа, выходящего из газогенератора. Проведены эксперименты по газификации образца полипропилена в проточном газогенераторе с набегающим сверхзвуковым потоком воздуха, нагретом в огневом подогревателе. Средний по времени расход продуктов газификации составил 0,080 кг/с (при числе Маха набегающего потока M = 2,43), 0,100 кг/с (при M = 2,94) и 0,050–0,020 кг/с (при M = 3,81). Отношение суммарного расхода втекающего воздуха к суммарному выходу продуктов газификации полипропилена составило 1,61–2,86.
61-73
Газификация органических отходов ультраперегретым водяным паром и диоксидом углерода
Аннотация
Представлен обзор литературы по аллотермической газификации органических отходов в среде перегретых водяного пара и диоксида углерода при атмосферном давлении. Рассмотрены две группы технологий: низкотемпературных (500–1000 ◦C) и высокотемпературных (выше 1200 ◦C). Показано, что существующие технологии низкотемпературной газификации характеризуются относительно низким качеством синтез-газа, низкой эффективностью, сложностью управления составом газа и низким выходом синтез-газа. Основные усилия по улучшению таких технологий направлены на предварительную обработку сырья и дополнительную обработку полученного синтез-газа, а также на повышение реакционной способности сырья с помощью катализаторов. В отличие от низкотемпературной газификации высокотемпературная плазменная газификация обеспечивает высококачественный синтез-газ, высокую эффективность процесса, простое управление составом газа и высокий выход синтез-газа. Однако дуговые и микроволновые плазменные технологии требуют огромных затрат электроэнергии, а также специальных конструкционных материалов и огнеупорных футеровок для стенок реакторов-газификаторов. Кроме того, газификация сырья в плазменных реакторах в основном происходит при температурах 1200–2000 ◦C, так что газоплазменный переход оказывается невостребованной, но энергоемкой промежуточной стадией. В качестве более эффективной альтернативы предлагается и демонстрируется экологически чистая технология детонационных пушек для газификации органических отходов.
74-97
Уточнение параметров установки для определения показателей взрыва пылевоздушных смесей
Аннотация
В Институте химической кинетики и горения им. В. В. Воеводского Сибирского отделения Российской академии наук (ИХКГ СО РАН) создана установка для определения показателей взрыва пылевоздушных смесей в соответствии с нормативным документом ГОСТ 12.1.044-89 (п. 4.11). Установка позволяет определять нижний концентрационный предел распространения пламени, минимальную флегматизирующую концентрацию флегматизатора, минимальное взрывоопасное содержание кислорода, а также максимальное давление взрыва пылевоздушных смесей. Необходимость определения таких характеристик вызвана требованиями безопасности при выполнении производственных процессов, связанных с образованием горючих пылегазовых смесей. Целью настоящей работы является обоснование выбора конструктивных параметров источника зажигания, времени начала распыления и времени отключения спирали нагрева, являющимися основными для верного определения показателей взрыва пылевоздушных смесей. Для достижения поставленной цели были проведены экспериментальные исследования материала и конструктивных параметров спирали нагрева и подобраны их оптимальные значения. Дано теоретическое описание, удовлетворительно описывающее экспериментально измеренную динамику процессов нагрева и охлаждения спирали нагрева. Обоснован момент открытия подающего воздух клапана, определяющий время начала распыления и время отключения спирали нагрева.
98-108
Тепловая структура волны горения пороха в области повышенных давлений
Аннотация
При повышенных давлениях до 1000 атм с помощью термопарной методики (вольфрамрениевые П-образные термопары толщиной 3 мкм) проведено исследование тепловой структуры волны горения нитроглицеринового пороха Н. Эксперименты проводились в двухкамерной установке, представляющей собой основную реактивную камеру сгорания объемом 330 см3, оборудованную сменным коническим соплом и сообщающуюся с ней дополнительной камерой меньшего объема 45 см3, в которой размещался исследуемый образец с заделанными термопарами. Рабочее давление в установке достигалось за счет сжигания в основной камере пороховойшашки, а уровень давления варьировался от опыта к опыту путем применения набора сопел с разными проходными сечениями. Проведены анализ и обоснование применимости термопарной методики и получены профили температуры при прохождении по образцу волны горения при постоянных давлениях 310, 480, 605, 730 и 930 атм. Проведена коррекция профиля температуры в газовой фазе за счет учета поправок, связанной (1) с уменьшением температуры в показаниях термопары вследствие ее излучения в окружающую среду и (2) с понижением показаний, обусловленным инерционностью термопары в случае теплообмена ее со средой, имеющей высокие значения градиента температуры. Показано, что в некоторых точках профиля поправки в сумме могут достигать величины 500 ◦C. Измерены скорости горения и рассчитаны тепловые эффекты и характерные размеры реакционных зон в конденсированной и газовой фазах.
109-121
Инициирование взрыва высоковольтным разрядом прессованных смесей севилена с перхлоратом и нитратом аммония с добавкой порошкообразного алюминия
Аннотация
Применение высоковольтного разряда для инициирования взрыва оправдано, когда требуется строгая синхронизация действий. Типично рабочим процессом, который возбуждается разрядом, является детонация. Чтобы снизить напряжение разряда и повысить стабильность инициирования, используются мощные бризантные взрывчатые вещества (ВВ) с добавкой нанодисперсных металлов, включая алюминий. Однако имеются технические направления (здесь можно назвать применение в элементах динамической защиты танков и в перспективных гиперзвуковых ускорителях типа “blast wave accelerator”), где нанодисперсные металлы не приемлемы из-за невысокой стабильности и дороговизны, а вместо нормальной детонации требуются более мягкие взрывные процессы с тем, чтобы исключить излишнее бризантное воздействие на элементы устройств. В данной работе исследовано инициирование взрыва высоковольтным разрядом в прессованных смесях перхлората и нитрата аммония с севиленом с добавками различных металлов. Севилен — термопластичный клей, сополимер этилена и винилацетата, обладает прекрасной адгезией ко всем компонентам исследуемых смесей и обеспечивает замечательные условия для прессования образцов. Наилучший результат: надежные взрывы в широком диапазоне пористостей образца вплоть до образца с пористостью на уровне 1% при пороговом напряжении от 5,5 до 1,5 кВ получены на смесях перхлората аммония с добавкой 20% порошка алюминия с частицами размером 10 мкм. Замена перхлората аммония на нитрат аммония также демонстрирует хорошие результаты, а при добавлении других металлов (исследовались медь, железо и цинк) взрывы практически отсутствовали вплоть до максимального напряжения 12 кВ, использованного в данной работе. Наиболее вероятная причина: энергичное экзотермическое взаимодействие расплава алюминия, образующегося при электрическом пробое, с перхлоратом аммония. Этот эффект можно попытаться использовать для замены нанодисперсного алюминия на порошок с частицами микронного размера при высоковольтном инициировании детонации мощных вторичных ВВ, если ввести в смесь определенное количество перхлората аммония.
122-129
Теоретический анализ метода испытаний твердых взрывчатых веществ на чувствительность к механическим воздействиям — разрушающаяся оболочка
Аннотация
Выполнен теоретический анализ оригинального испытательного метода для определения уровня чувствительности твердых взрывчатых веществ (ВВ) к механическим воздействиям, получившего название разрушающейся оболочки (РО). Он принадлежит к числу безударных методов испытаний, когда сжатый до высокого давления заряд ВВ внезапно освобождается от него и свободно разбрасывается по сторонам. Утверждается, что в процессе высокоскоростного движения фрагменты разрушения подвергаются сжатию деталями испытательного прибора с одновременным физико-механическим взаимодействием с ними, а также друг с другом путем теплообменных контактов и химических реакций. Ситуационная картина в целом аналогична той, которая возникает в процессе разрушения заряда ВВ при механическом ударе. Поэтому для анализа метода РО использована ранее разработанная для расчетов взрыва при ударе математическая процедура вычислений параметров потоков и температур диссипативного разогрева разрушенного вещества заряда. Полученные данные позволили наглядно представить картину взрыва и уточнить формулировки двух основных механизмов инициирования твердых ВВ по методу РО — вязко-пластического и фрикционного.
130-142
История. Памятные даты. События
Химфизика на воде — «Робинзон»
143-148
Поправка к статье Е. А. Мирошниченко, Т. С. Коньковой, Ю. Н. Матюшина, А. Б. Воробьёва, Я. О. Иноземцева, А. В. Иноземцева «Энтальпии образования и энергии перестройки радикалов нафталина» (Горение и взрыв, 2021. Т. 14. № 2. C. 100–105)
Аннотация
С. 102, левый столбец:
– 4 строка снизу вместо [2, 4] должно быть [13, 14]
– 3 строка снизу вместо [4] должно быть [14]
– 1 строка снизу вместо [2] должно быть [13]
С. 102, правый столбец:
– 1 строка сверху вместо [2, 4] должно быть [13, 14]
– 3 строка сверху вместо [3, 6–8] должно быть [3–7]
– 16 строка сверху вместо [2] должно быть [13]
– 23 строка снизу вместо [1] должно быть [9]
149-149