Combustione di particelle di magnesio in atmosfere ossigeno-inerti

Il meccanismo di combustione di particelle di magnesio infiammate al laser nell’intervallo di dimensioni di 100 ν è stato studiato mediante cinemicrografia di particelle in fiamme e micrografia elettronica a scansione di campioni temprati. La combustione è stata studiata a temperatura ambiente, pressione atmosferica, atmosfere di ossigeno-argon, con frazioni di massa di ossigeno che vanno da 0,03 all’unità. Alcune osservazioni sono state fatte anche per la combustione in aria, per la combustione a pressioni comprese tra 1/5 e 2 atm, per la combustione a temperature ambiente fino a circa 500°C, per la combustione in atmosfere con concentrazioni di acqua di circa il 2% e per la combustione in anidride carbonica. Sono stati identificati tipi di accensione rapidi e ritardati. Si è scoperto che la combustione comporta un’estesa zona di reazione in fase gassosa, accumulo superficiale di ossido solido, getto, filatura e frammentazione. È stata osservata anche una combustione regolare, con scarso accumulo di ossido all’interno della particella, ma solo in atmosfere diluite. Tranne che in atmosfere molto diluite, l’accumulo di ossido di superficie è risultato produrre l’estinzione prima del previsto, migliorando la velocità di combustione o impedendo la combustione di andare a compimento. Sono state osservate diverse modalità di estinzione. Il tempo di combustione è stato misurato in funzione del diametro iniziale della fiamma. Sono stati stimati anche i rapporti tra la fiamma e i diametri delle particelle. È stato sviluppato un modello teorico semplificato per descrivere la combustione quasi costante. Teoria ed esperimento concordano nella maggior parte ma non tutti gli aspetti. La teoria suggerisce il verificarsi di una reazione omogenea di magnesio-ossigeno seguita successivamente dalla condensazione dell’ossido. Il fatto che l’ossido che si condensa sulla superficie della particella sia solido piuttosto che liquido, è motivato per influenzare significativamente il meccanismo di combustione.