Удосконалення моделі для визначення складу порохових газів під час термодеструкції пороху в просторі обмеженого об'єму
DOI:
https://doi.org/10.15587/1729-4061.2025.330654Ключові слова:
термодеструкція пороху, порохові гази, коефіцієнт стисливості, рівноважна модель, конденсований вуглецьАнотація
Об’єктом дослідження є модель процесу утворення продуктів термодеструкції нітроцелюлозного пороху за різних значень тиску суміші порохових газів.
Робота спрямована на усунення невизначеності в переліку продуктів горіння пороху. У багатьох випадках не враховується утворення конденсованого вуглецю в процесі пострілу, що не відповідає реальному процесу.
Процес утворення продуктів горіння пороху досліджено як в умовах експерименту при тиску в кілька МПа, так і в умовах пострілу при тиску ~300 МПа і вище. Запропонована модель дозволяє пояснити причини та умови утворення конденсованого вуглецю. Показано можливість утворення до 10 % конденсованого вуглецю від початкової маси пороху в процесі пострілу.
Удосконалена модель побудована з використанням мольного складу продуктів згоряння. Розрахунок питомих об’ємів газоподібних продуктів реакції при зміні тиску газової суміші проводиться з урахуванням зміни їхнього коефіцієнта стисливості на основі рівняння Пенга–Робінсона. У межах зміни тиску в процесі пострілу показано можливість зміни величин констант рівноваги в діапазоні від ~40 % до дворазового. Утворення конденсованого вуглецю пояснюється реакцією диспропорціонування монооксиду вуглецю. Виділено область значень термодинамічних параметрів порохових газів, що забезпечують можливість перебігу цієї реакції.
Запропонована модель може бути використана при експериментальному визначенні складу та енергетичних характеристик зразка пороху в польових умовах на основі бібліотечного методу. На основі виявленого складу пороху може бути розв’язане завдання внутрішньої балістики для оперативного визначення параметрів пострілу
Посилання
- Paraschiv, T., Tiganescu, T. V., Iorga, G. O., Ginghina, R. E., Grigoroiu, O. C. (2020). Experimental and Theoretical Study on Three Combustion Models for the Determination of the Performance Parameters of Nitrocellulose - Based Propellants. Revista de Chimie, 71 (9), 87–97. https://doi.org/10.37358/rc.20.9.8320
- Kazandjian, L., Danel, J. (2006). A Discussion of the Kamlet‐Jacobs Formula for the Detonation Pressure. Propellants, Explosives, Pyrotechnics, 31 (1), 20–24. https://doi.org/10.1002/prep.200600002
- Appleton, R. J., Salek, P., Casey, A. D., Barnes, B. C., Son, S. F., Strachan, A. (2024). Interpretable Performance Models for Energetic Materials using Parsimonious Neural Networks. The Journal of Physical Chemistry A, 128 (6), 1142–1153. https://doi.org/10.1021/acs.jpca.3c06159
- Politzer, P., Murray, J. (2011). Some perspectives on estimating detonation properties of C, H, N, O compounds. Central European Journal of Energetic Materials, 8 (3), 209–220. Available at: https://www.researchgate.net/publication/279594253_Some_perspectives_on_estimating_detonation_properties_of_C_H_N_O_compounds
- Jensen, T. L., Moxnes, J. F., Unneberg, E., Dullum, O. (2014). Calculation of Decomposition Products from Components of Gunpowder by using ReaxFF Reactive Force Field Molecular Dynamics and Thermodynamic Calculations of Equilibrium Composition. Propellants, Explosives, Pyrotechnics, 39 (6), 830–837. https://doi.org/10.1002/prep.201300198
- Pantea, D., Brochu, S., Thiboutot, S., Ampleman, G., Scholz, G. (2006). A morphological investigation of soot produced by the detonation of munitions. Chemosphere, 65 (5), 821–831. https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2006.03.027
- Podlesak, D. W., Huber, R. C., Amato, R. S., Dattelbaum, D. M., Firestone, M. A., Gustavsen, R. L. et al. (2017). Characterization of detonation soot produced during steady and overdriven conditions for three high explosive formulations. AIP Conference Proceedings, 1793, 030006. https://doi.org/10.1063/1.4971464
- Yan, C., Zhu, C. (2023). Quantitative assessment method of muzzle flash and smoke at high noise level on field environment. Scientific Reports, 13 (1). https://doi.org/10.1038/s41598-023-27722-0
- Harries, M., Ang, H.-G. (2008). Software Development for the Detonation Product Analysis of High Energetic Materials - Part I. Central European Journal of Energetic Materials, 5 (3-4), 19–35. Available at: https://citeseerx.ist.psu.edu/document?repid=rep1&type=pdf&doi=87178de51c47f3241bac52650b0952ac65a4b383
- Brunetkin, O., Maksymov, M., Brunetkin, V., Maksymov, О., Dobrynin, Y., Kuzmenko, V., Gultsov, P. (2021). Development of the model and the method for determining the influence of the temperature of gunpowder gases in the gun barrel for explaining visualize of free carbon at shot. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 4 (1 (112)), 41–53. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2021.239150
- Brunetkin, O., Maksymov, M., Dobrynin, Y., Demydenko, V., Sidelnykov, O. (2024). Development of a process model for determining the composition and energy characteristics of a pyrotechnic mixture using the library method. EUREKA: Physics and Engineering, 5, 99–112. https://doi.org/10.21303/2461-4262.2024.003453
- Brunetkin, O., Maksymov, M. V., Maksymenko, A., Maksymov, M. M. (2019). Development of the unified model for identification of composition of products from incineration, gasification, and slow pyrolysis. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 4 (6 (100)), 25–31. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2019.176422
- Thermodynamic and thermophysical properties of combustion products (1974). Israel Program for Scientific Translations. Available at: https://searchworks.stanford.edu/view/892711
- Brunetkin, O., Davydov, V., Butenko, O., Lysiuk, G., Bondarenko, A. (2019). Determining the composition of burned gas using the method of constraints as a problem of model interpretation. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 3 (6 (99)), 22–30. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2019.169219
- Mianowski, A., Robak, Z., Tomaszewicz, M., Stelmach, S. (2012). The Boudouard–Bell reaction analysis under high pressure conditions. Journal of Thermal Analysis and Calorimetry, 110 (1), 93–102. https://doi.org/10.1007/s10973-012-2334-2
- Kotov, V. G., Sviatenko, O. M., Khovavko, A. I., Nebesniy, A. A., Filonenko, D. S. (2014). Thermodynamics of Carbon-Black For- mation Process at High Hydrogen Concentration in Gas which Contains Carbon Monoxide. Energy technologies and resource savings, 1, 38–43. Available at: http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/127270
- Karaeva, A. R., Khaskov, M. A., Mitberg, E. B., Kulnitskiy, B. A., Perezhogin, I. A., Ivanov, L. A. et al. (2012). Longer Carbon Nanotubes by Controlled Catalytic Growth in the Presence of Water Vapor. Fullerenes, Nanotubes and Carbon Nanostructures, 20 (4-7), 411–418. https://doi.org/10.1080/1536383x.2012.655229
- Rout, K. R., Gil, M. V., Chen, D. (2019). Highly selective CO removal by sorption enhanced Boudouard reaction for hydrogen production. Catalysis Science & Technology, 9 (15), 4100–4107. https://doi.org/10.1039/c9cy00851a
- Maksimov, M. V., Brunetkin, O. I., Lysyuk, O. V., Tarakhtiy, O. S. (2017). Pat. No. 120216 UA. Installation for Determining the Composition of Combustible Gas in the Process of Combustion. No. а201712785; declareted: 22.12.2017; published: 11.06.2018.
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2025 Olexander Brunetkin, Oleksandr Sidelnykov, Maksym Maksymov, Yevhenii Dobrynin
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.
Ліцензійний договір – це документ, в якому автор гарантує, що володіє усіма авторськими правами на твір (рукопис, статтю, тощо).
Автори, підписуючи Ліцензійний договір з ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР», мають усі права на подальше використання свого твору за умови посилання на наше видання, в якому твір опублікований. Відповідно до умов Ліцензійного договору, Видавець ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР» не забирає ваші авторські права та отримує від авторів дозвіл на використання та розповсюдження публікації через світові наукові ресурси (власні електронні ресурси, наукометричні бази даних, репозитарії, бібліотеки тощо).
За відсутності підписаного Ліцензійного договору або за відсутністю вказаних в цьому договорі ідентифікаторів, що дають змогу ідентифікувати особу автора, редакція не має права працювати з рукописом.
Важливо пам’ятати, що існує і інший тип угоди між авторами та видавцями – коли авторські права передаються від авторів до видавця. В такому разі автори втрачають права власності на свій твір та не можуть його використовувати в будь-який спосіб.
