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Estudios de ignición de partículas de aluminio con enfoque en el efecto de la barrera de óxido

Autores: Yilmaz, Nadir; Donaldson, Burl; Gill, Walt

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2023

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Acceso abierto

Artículo científico
2023

Estudios de ignición de partículas de aluminio con enfoque en el efecto de la barrera de óxido


Categoría

Ingeniería y Tecnología

Subcategoría

Ingeniería Aeroespacial

Palabras clave

Aluminio
Partícula
Comportamiento de ignición
Capa de óxido
Combustión
Propelentes de cohetes.

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 18

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
El comportamiento de ignición de partículas de aluminio en fuegos de propelentes de cohetes en atmósfera abierta es de particular interés para prevenir accidentes en cohetes que transportan cargas valiosas. Para presiones nominales del motor, las partículas de aluminio se oxidan a óxido de aluminio en la fase gaseosa y liberan una energía de combustión significativa mientras minimizan la inestabilidad del motor. Durante un aborto de cohete o un mal funcionamiento en la plataforma de lanzamiento que ocurren bajo presión atmosférica o baja, el comportamiento de la combustión de partículas de aluminio se vuelve complejo y el aluminio parece fundirse, aglomerarse o formar una estructura esquelética. Además, una capa de óxido de alúmina se forma instantáneamente en cualquier superficie fresca de aluminio que esté expuesta a un ambiente oxidante. La combustión del aluminio depende en gran medida del crecimiento de la capa de óxido, que está influenciada por factores causales, incluyendo el tamaño de las partículas, la composición del gas ambiental y la tasa de calentamiento. Este trabajo se centra en el efecto de la barrera de óxido que se forma en la superficie del aluminio, que se reconoce como un impedimento para la combustión del aluminio en propelentes sólidos de cohetes. Comprender el mecanismo para la ruptura de esta barrera se considera una consideración importante en el proceso general. En esta discusión, se discutirán los resultados de varios experimentos que tienen relevancia para este proceso. Básicamente, un criterio reconocido es que la fusión de la capa de óxido a 2350 K es suficiente. Sin embargo, en otras situaciones, dependiendo del mecanismo de formación de óxido, ocurrirán defectos en la capa de óxido que permiten la ignición del aluminio a temperaturas más bajas. Para un calentamiento lento en un ambiente oxidante, donde la capa de óxido puede crecer gruesa, la ignición es más difícil. Debido a que no hay un modelo uniforme para establecer un criterio de ignición debido a la historia desconocida de una partícula de aluminio, este documento informa sobre hallazgos experimentales que involucran antorcha de oxiacetileno, análisis termogravimétrico con calorímetro diferencial, calentamiento de partículas de aluminio, ignición eléctrica y calentamiento de polvo de aluminio, para abordar la influencia de la capa de óxido en la ignición de partículas de aluminio.

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