книги из ГПНТБ / Бричкин А.В. Направленное разрушение искусственных минеральных сред огнеструйными горелками

і-шя энергосодержаний продуктов сгоранияЭп р .о-., Эп р .С г.

Э П р. сг., которые находятся из выражения (5). Энергосо­ держание продуктов сгорания в зависимости от темпера­ туры определяется уравнением:

где коэффициенты А, В, С находятся из следующей сис­ темы уравнений:

Так как энергосодержание продуктов сгорания и топ­ лива равны, то, подставляя в (16) значения коэффициен­ тов, получим

Результаты расчета сведены в табл. 4.

На рис. 1 приведена кривая изменения температуры в камере сгорания в зависимости от внутрикамерного дав­ ления.

напряженность камеры растет с повышением внутрика­ мерного давления

где і] — теплонапряженность;

V — объем камеры сгорания;

m — расход горючего;

Нц — теплотворная способность топлива; Q — теплота сгорания топлива.

Одновременно с ростом температуры в камере (сле­ довательно, и температуры торможения потока Тп ) при повышении внутрикамерного давления возрастает и ки­ нетическая энергия газового потока.

На рис. 1 дана кривая 1 изменения скорости истече­ ния продуктов сгорания из сопла в зависимости от давле­ ния в камере. Скорость истечения определяется по фор­ муле:

к —показатель адиабаты, к=1,21—1,25. Увеличение скорости потока приводит к повышению

коэффициента теплопередачи а, так как возрастает коли­ чество газа в единицу времени, отдающего тепло поверх­ ности разрушения. На рис. 2 приведена зависимость коэффициента теплоотдачи от величины внутрикамерно­

тепловой энергии от факела к телу, а значит и эффектив­ ность струи. Подобная зависимость экспериментально получена в пределах Pz от 3 до 5 атм в работе [38].

С возрастанием скорости истечения продуктов сгора­ ния увеличивается также механическое действие факела на расплавленную массу бетона, что способствует ее гра­ нуляции. Благодаря этому более интенсивно осуществ­ ляется вынос продуктов расплава.

Рис. 2. Зависимость коэффициента теплоотдачи от внутрикамерного давления при давлении на срезе сопла 1 и 1,5 кГ/см2.

Среднее значение мгновенной силы удара:

потока; • М — число Маха.

Так как время соударения является почти всегда по­ стоянной величиной, то мгновенная сила удара зависит только от величины ударного импульса. Последний при постоянном сечении потока изменяется пропорционально

квадрату его скорости, которая является функцией внутрикамериого давления.

Таким образом, внутрикамерное давление является одним из наиболее важных факторов, определяющих ин­ тенсивность разрушения бетона.

Разрушение бетона факелом с введением термитной смеси. При действии на бетон факела образуется вязкая, плохо текучая масса, получающаяся в результате плав­ ления цементного камня и заполнителя, с трудом уда­ ляющаяся из полости реза, шпура. Особенно трудно уда­ ляется шлак при резке бетона больших толщин, когда он не имеет возможности свободно стекать вниз (горизон­ тальное положение плиты) или выбрасываться ударом струи на противоположную сторону (вертикальное поло­ жение плиты).

Наиболее распространенный бетон на портландцемен­

свидетельствует о большой вязкости расплавов, нужда­ ющихся для нормального протекания процесса разруше­ ния в разжижении.

Для увеличения.текучести расплавленной массы бето­ на в полость реза под углом к факелу вводились различ­ ные добавки. Основным назначением флюсующих доба­ вок для резки бетона является как тепловое воздействие, способствующее разжижению тугоплавких шлаков, так и собственно флюсование.

Применение смеси, состоящей из порошка А1 и Fe203,

тельно большее количество тепла, чем> при сгорании мно­ гих других металлов. При этом развивается температура около 3000°С. При образовании одной граммолекулы А!2 0з выделяется 393 ккал тепла, тогда как при сгорании железа — 195 ккал/г • моль.

Алюминий может сгорать за счет восстановления же­ леза из Fe2 03 , выделяя 198 ккал на каждую граммолеку-

транспортабельным. Текучесть образующихся в результа­ те реакции силикатов закиси железа (Si02 —FeO) зависит от содержания FeO, с увеличением последнего более 60%' вязкость резко падает. В то же время увеличение содер­ жания АГ2О3 более 10—12% приводит к повышению вяз­ кости на порядок. По данным работы [41], содержание

же способствует увеличению производительности вслед­ ствие уменьшения вязкости. При сгорании железа выде­ ляется дополнительное количество тепла, а образующие­ ся FeO и Fe203 оказывают сильное флюсующее действие, снижая вязкость расплава. .

При резке и бурении бетона сгорание флюсующей до­ бавки может быть не полным. Это зависит от его грану­ лометрического состава. При использовании стружек и флюса, содержащего крупные фракции, падает скорость резки.

Наибольший эффект флюсующей добавки получен при использовании'ее в виде мелкого порошка или пуд­ ры. Подобные результаты получены в лаборатории свар­ ки МВТУ им. Баумана при исследовании флюса для по- рошково-копьевой резки железобетона [42].

Таким образом, повышение внутрикамериого давле­ ния ведет к увеличению скорости разрушения бетона. Рост температуры газового потока приводит к возраста­ нию удельного теплового потока, полученного бетоном, и способствует уменьшению вязкости расплава. Одновре­ менное увеличение скорости факела ведет к лучшей гра­ нуляции, более интенсивному выносу расплавленной мас­ сы. Добавление в него термитной смеси также способ­ ствует повышению текучести расплава.

Г л а в a III

ОГНЕСТРУЙНЫЕ ГОРЕЛКИ

Рабочим органом огнеструйного прибора яв­ ляется горелка ракетного типа. Она служит для распы­ ления горючего, смешения его с окислителем, сжигания и направленного выброса продуктов сгорания. .В резуль­ тате сжигания под определенным давлением (несколько атмосфер) в камере сгорания высококалорийного топли­ ва из соплового аппарата горелки выбрасывается сверх­ звуковой высокотемпературный факел. Интенсивность и характер разрушения минеральной среды зависит от па­ раметров факела — температуры, скорости, плотности и величины удельного теплового потока. Последние, в свою очередь, определяются давлением и температурой обра­ зующихся в камере сгорания газов и конструктивными элементами горелки.

Для питания горелки в качестве горючего обычно ис­ пользуется керосин, обладающий высокой теплотворной способностью, малой вязкостью, значительным удельным весом, низкой температурой замерзания, невысокой стоимостью и возможностью его применения почти со всеми видами окислителя. В отдельных случаях вместо керосина может быть применен бензин.

В качестве окислителя применяются газообразный кислброд, воздух и азотная кислота. Несмотря на эффек­ тивность последней как окислителя [43], из-за вредности и агрессивного действия ее паров она не нашла практиче­ ского, применения. Использование воздуха уменьшает ве­ личину удельного теплового потока; скорость истечения факела и его температура, вследствие потери тепла на нагрев большого количества азота воздуха, значительно ниже, чем в кислородно-керосиновом пламени.

Это убедительно видно из таблицы 5, в которой при­

то воздуха необходимо значительно больше— 14,8 кг. В проблемной лаборатории Казахского политехниче­

ского института разработано несколько конструкций огнеструйных приборов для направленного разрушения гор­