Новосибирск. 30 сентября. ИНТЕРФАКС - Специалисты из Института химической кинетики и горения им. В. В. Воеводского СО РАН (ИХКГ СО РАН, Новосибирск) совместно с коллегами из Ижевска изучили процесс горения метилметакрилата - основного компонента при производстве оргстекла, сообщает издание СО РАН "Наука в Сибири".
"Результаты позволят совершенствовать методы исследования пожаров, возникающих при сгорании полимерных материалов", - говорится в сообщении.
Полностью результаты опубликованы в Статья об этом опубликована в международном журнале Applied Thermal Engineering.
Ученые провели серию экспериментов по горению метилметакрилата в чашечной горелке, в которой поддерживался постоянный уровень топлива.
Используя масс-спектрометр, специалисты определили, какие вещества получаются в результате горения. Помимо метилметакрилата в пламени измеряли также кислород, азот, угарный газ, углекислый газ и водяной пар.
Дополнительно измерения проводились с помощью микротермопар, у которых толщина проводов сопоставима с человеческим волосом. Термопары позволили фиксировать температуру в сердце пламени и выявлять различия температуры и концентрации различных элементов по всей зоне горения.
"Исследовав продукты и температуру горения небольшого пламени, ученые создали математические модели, позволяющие предсказывать протекание настоящих пожаров. Данные, полученные на горелке диаметром 30-35 мм, пригодились для моделирования на компьютере крупных возгораний", - говорится в сообщении.
При этом ученые из Новосибирска использовали программу Fire Dynamics Simulator. Основная особенность модели - использование одностадийной химической реакции в газовой фазе.
"Согласно этому механизму, при испарении полиметилметакрилата образуется только мономер - метилметакрилат, который мгновенно окисляется кислородом, превращаясь в углекислый газ и воду. Это единственная мгновенная реакция в газовой фазе. Такая упрощенная модель демонстрирует высокую скорость обработки данных и позволяет описать массовые скорости горения, пространственное распределение температур и состав конечных продуктов в пламени. Однако модель отличается низкой точностью и не обеспечивает детального анализа химического состава пламени", - отмечается в публикации.
Ученые из Удмуртского федерального исследовательского центра УрО РАН (Ижевск) занимались моделированием с помощью метода MixFr (метод долей смешения), при использовании которого каждая стадия горения рассчитывается отдельно с помощью упрощенного набора химических реакций.
Такой подход позволяет понять, как топливо и кислород смешиваются и реагируют, формируя структуру пламени, в зависимости от долей смешения. В итоге, проанализировав полученные данные, исследователи сумели установить связь между тепловым потоком и скоростью поступления газа из жидкого топлива.
"Перед нами стоит большая цель - собрать подробную базу данных по свойствам горения большого числа различных полимеров. Уже проведены успешные исследования по нескольким материалам: оргстеклу, пенополиуретану, полиэтилену и эпоксидной смоле. С помощью методов масс-спектрометрии, газовой хроматографии и других технологий мы стараемся точно определить состав полимеров и состав продуктов их сгорания. Нам важно не только выполнить инженерные расчеты, но и понять глубинные причины различий в горючести веществ. Ответ на вопрос, почему одни материалы горят сильнее, а другие слабее, поможет разработать способы снижения их способности к возгоранию", - приводятся в публикации слова научного сотрудника лаборатории кинетики процессов горения ИХКГ СО РАН Станислава Трубачева.