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《消融控制电弧等离子体发生器中毛细管消融模型研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。
1、直鱿并乎选瓜第,2卷第8期2002年“月消融控制电弧等离子体发生器中`毛细管消融模型研究成剑栗保明,南京理工大学弹道国防科技重点实验室南京210094,、、摘要对毛细管材料进行了热分解实验(TGA)得出了聚乙烯聚丙烯聚碳酸醋和环氧树脂的实验数据.由化学分解动力学参数建立了毛细管消融模型.并与物理的能量平衡处理结果进行了比较,最终在等离子体发生器中得到了应用.关键词等离子体毛细管消融在消融控制电弧等离子体发生器中毛细管材料并用于蒸气向等离子体的转化;而剩余的辐射能量的消融是一个重要的基本概念,是指通过脉冲成形到达毛细管壁面
2、,并消融形成蒸气.所以壁面温度网络的放电,把电能转化为电弧的焦耳热,并烧蚀不是很高,不能单从能量平衡角度进行分析.另毛细管壁形成等离子体射流.消融速率会影响到最外,目前所使用的毛细管材料均为聚合物材料,聚终的等离子体出口密度、速度和温度,进而影响等合物材料一般对热不稳定.这是因为聚合物原子之离子体发生器的效率.当等离子体发生器放电开始间都是以共价键相连,而共价键的键能普遍较低,,,以后起爆丝电爆炸形成的金属等离子体向毛细管如C一H的键能为413kJ/molC一C的键能为,,,,oo壁辐射能量使毛细管材料消融形成的低温等离
3、347kJ/mlC一O的键能为351kJ/ml在加热至子体将继续维持放电.在等离子体发生器的放电过几百摄氏度时就会发生热分解反应.在等离子体发,.,,生器中的大热流量情况下程中等离子体向毛细管壁辐射的瞬间热量较大共价键更易受到破坏而且作用时间很短(几个ms).毛细管壁面材料的消聚合物材料通常都具有很长的分子链,在受热时会融过程中存在着强热流加热、激波加热、飞逸电子发生热降解反应.而热降解的过程,就是聚合物受消融等多种作用机理,所以消融过程比较复杂,目热后分子链断裂的过程.前尚无定论.在现有文献「1一3]中,多将毛细管消已
4、有的工作多将毛细管消融从物理角度按能量融作为物理式的能量平衡传递来处理,见(1)式.平衡来处理,没有考虑聚合物内部的化学反应.本,,。Bn其中占为等离子体的灰度系数为Boltzman文拟从热分解反应角度对毛细管材料消融机理进行,,,,￡、、,常数夕尸v分别为等离子体密度压力新的探索根据热分解实验结果计算出化学反应速,,速度及比内能,R。为毛细管径.率常数建立了毛细管消融模型并将其与以往的能量平衡物理模型进行比较.2命BT4p二:。,’(1)1毛细管材料热分解实验一尺(车户z+v22).实际上,在高压条件下近壁面区将压缩形
5、成蒸11实验设备与条件气边界层,其厚度达几百微米量级.这一蒸气层将TGA实验是在美国PERKIN一ELMER公司生,一,吸收一部分等离子体的辐射能量以内能形式贮存产的TGA7系列热失重分析仪上进行的试样约重一一,一一20011130收稿20020305收修改稿,:国家自然科学基金资助项目(批准号50006004),一:Emailjaeky76@263net戮并乎选展第2卷f1.第“期22年81月00左右,采用氮气环6境1.mg因聚合物的物理化学1.2,实验结果及讨论性能随聚合度不同而异本试验采用通常实际使用;的毛细管材料
6、作为样品,共有4种,聚乙烯、聚碳聚乙烯(一CZH一)的卫(加热失重)实验结果如,n.酸醋、聚丙烯、环氧树脂.对聚乙烯和聚碳酸醋采图1所示采用20和50℃/而两种升温速率从,用两种升温速率,即20和50in.、图中可以看出比较明显的加速分解阶段失重具有瞬℃/m对聚丙烯,.环氧树脂仅采用.时性在热分解后的残余物极少升温速率为50℃/20℃/min一种升温速率而n时,缓慢失重与瞬间失重的分界点约为1..表实验设备主要技术指标n,40795℃当升温速率加大到20℃/而时失重仪器TGA7系列热重分析仪,只是瞬时失重临界点向右偏移,
7、约为特征基本相似热天平灵敏度0.1召g...4518℃热分解速度明显加快升温速率为温度范围室温一1000℃200℃n.4n艰/残01一200℃/min/而时热分解速率的最大值为338而升温速率可调n2..温度精度士2℃是50℃/而时热分解速率最大值的03倍,.lJ·l厂1一一
8、月.厂f!认竹日日门!!一从以叭认r-80闷r-J1I1J,
9、一月一日助日·!水禽侧叹斌叹注排j巧10褂阁水石日仙·侧咧乏夕一0叫泊乏ù一2025侧重量礁重量604020一—-一失重率失重率ó八气U一30月如0600800温度K/图1聚乙烯的T-
10、GDTG曲线(a)升温速率50℃/min;(b)升温速率200℃/min,、,图23分别为聚丙烯环氧树脂的TG曲线.,1,`以4只064口nC0oOù护.`.r.`.f,.L从图中可以看出类似于聚乙烯的变化图是聚碳门,,酸酷的TG曲线聚碳酸酷的残余物较多临界失重温度较高,随升温速率的变化热分解速度上升较喇侧岁、.,重
