ЭКСТИНКЦИЯ В АНСАМБЛЕ ЧАСТИЦ САЖИ

Образование частиц сажи при сжигании углеводородного топлива связано с неполнотой его сгорания – степень химического недожога может достигать 10–15 %. Изучена экстинкция сажи, образующейся в пламени углеводородных топлив. Частицы сажи могут проявлять себя как однородная структура или содержать многообразные функциональные группы, связанные с углеродным скелетом. Определение наличия молекул и их осколков или иных химических связей в веществе осуществлялось с помощью Фурье-спектрометра ФСМ-1201. Спектрограммы анализируемых образцов записывались в диапазоне частот 4 000–400 см^-1. Сильное поглощение излучения в широком спектральном диапазоне 4 000–500 см^-1 характерно для образцов сажи предельных углеводородных топлив. Поглощение излучения радикалами С = С, СН, СН₂, СН₃ в диапазоне частот 3 000–1 000 см^-1 и гидроксильной ОН-группой в диапазоне частот 3 600–3 200 см-1 характерно для образцов сажи ароматических соединений. Выявлено наличие наноструктур типа С60 (ν = 1 430 см^-1) и С70 (ν = 1 460 см^-1). Углеродные нанотрубки, выращенные каталитическим путем из метана, как бездефектные структуры обладают высокой прозрачностью. Наблюдается наличие линий поглощения радикалами С = С, СН, СН₂, СН₃ в диапазоне частот 1 800–1 000 см^-1. Частицы сажи являются основным излучателем в инфракрасной области спектра, определяющим эмиссионную способность пламени. Определены активные центры в ансамбле частиц сажи, места дислокации и характер их структуры, проявляющиеся при термическом воздействии (дожигании). Частицы сажи с более развитой поверхностью обладают меньшим временем индукции реагирования с кислородом воздуха и большей активностью. Время индукции активных центров в высокодисперсной саже значительно выше.

1. Корольченко, А.Я. Процессы горения и взрыва / А.Я. Корольченко. – М.: Пожнаука, 2007. – 266 с.

2. Блазовский, В.С. Зависимость сажеобразования от характеристик смеси топлива и условий горения [Текст] / В.С. Блазовский // Энергетические машины и установки. – 1980. – Т. 102. – № 2. – С. 150–158.

3. Бакиров, Ф.Г. Образование и выгорание сажи при сжигании углеводородных топлив [Текст] / Ф.Г. Бакиров, В.М. Захаров, И.З. Полещук. – М.: Машиностроение, 1989. – 94 с.

4. Теснер, П.А. Зародыши сажевых частиц – радикалы [Текст] / П.А. Теснер // Физика горения и взрыва. – 1992. – Т. 28. – № 3. – С. 49–52.

5. Krestinin, A.V. On the Mechanism of Soot Formation from Acetylene [Text] / A.V. Krestinin // Chem. Phys. Reports. – 1994. – Vol. 13(1). – P. 191–210.

6. Krestinin, A.V. Detailed modelling of soot formation in hydrocarbon pyrolysis [Text] / A.V. Krestinin // Combustion Flame. – 2000. – Vol. 121. P. 513–524.

7. Stanmore, B.R. The Oxidation of Soot: A Review of Experiments, Mechanisms and Models [Text] / B.R. Stanmore, J.F. Brilhac, P. Gilot // Carbon. – 2001. – Vol. 39. – P. 2247–2268.

8. Гриценко, А.И. Физические методы переработки и использование газа. Учебное пособие / А.И. Гриценко, И.А. Александров, И.А. Галанин. – М.: Недра, 1981. – 224 с.

9. Мансуров, З.А. Сажеобразование в процессах горения [Текст] / З.А. Мансуров // Физика горения и взрыва. – 2005. – Т. 41. – № 6. – С. 137–156.

10. Baum, T. Fullerene ions and their relation to PAH and soot in low-pressure hydrocarbon flames [Text] / T. Baum, P. Loffler, P. Weilmunster, K. – H. Homman // Ber. Bunsenges Phys. Chem. – 1992. – Vol. 96. – P. 841–857.

11. Chowdhury, K.D. Fullerenic nanostructures in flame [Text] / K.D. Chowdhury, J.B. Howard, J.B. Vander Sande // J. Mater. Res. – 1996. – Vol. 11. – P. 341–347.

12. Grieco, W.J. Fullerenic carbon in combustion-generated soot [Text] / W.J. Grieco, J.B. Howard, L.C. Rainey // Carbon. – 2000. – Vol. 38. – P. 597–614.

13. Gusev, A.L. Development and Making of a Hybrid Nitrogen-Hydrogen Vehicle [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://www.researchgate.net/publication/315573030_A L_Gusev – (Дата обращения: 22.09.2016).

14. Сергиенко, И.А. Особенности испускательных и поглощательных характеристик частиц сажи при температуре горения [Текст] / И.А. Сергиенко, А.В. Флорко, В.Г. Шевчук // Физика горения и взрыва. – 2000. – Т. 36. – № 2. – С. 33–39.

15. Левашенко, Г.И. Определение оптических постоянных сажи в продуктах сгорания углеводородного топлива при λ = 10,6 мкм [Текст] / Г.И. Левашенко, В.В. Симоньков // Физика горения и взрыва. – 1995. – Т. 31. – № 1. – С. 70–73.

16. Васильева, О.В. Структура и свойства сажи в пламени углеводородного топлива [Текст] / О.В. Васильева [и др.] // Международный научный журнал «Альтернативная энергетика и экология» (ISJAEE). – 2015. – № 19. – С. 105–111.

17. Ксенофонтов, С.И. Образование активных центров в саже [Текст] / С.И. Ксенофонтов, О.В. Васильева // Actualscience. – 2015. – Т. 1. – № 4. – С. 58–61.

18. Владимиров, Г.Г. Физика поверхности твердых тел / Г.Г. Владимиров. – СПб.: Лань, 2016. – 352 с.

19. Приложение. Краткие таблицы характеристических частот [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.physchem.chimfak.rsu.ru/Source/special/ir_spe ctr_3.html – (Дата обращения: 10.06.2016).

20. Борен, К. Поглощение и рассеяние света малыми частицами [Текст] / К. Борен, Д. Хафмен. – М.: Мир, 1986. – 664 с.

21. Одностенные углеродные нанотрубки [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://ocsial.com/ru/ – (Дата обращения: 14.04.2016).

22. Jager, C. Identification and spectral properties of PAHs in carbonaceous material produced by laser pyrolysis [Text] / C. Jager [et al.] // Carbon. – 2007. – Vol. 45. – P. 2981–2994.

23. Russo, С. Infrared spectroscopy of some carbon-based materials relevant in combustion: Qualitative and quantitative analysis of hydrogen [Text] / C. Russo [et al.] // Carbon. – 2014. – Vol. 74. – P. 127–138.

24. Мансуров, З.А. Получение наноматериалов в процессах горения [Текст] / З.А. Мансуров // Физика горения и взрыва. – 2012. – Т. 48. – № 5. – С. 77–86.