Verbrennung von Magnesiumpartikeln in Sauerstoff-inerten Atmosphären
Der Verbrennungsmechanismus von lasergezündeten Magnesiumpartikeln im 100 %-Größenbereich wurde durch Kinemikrographie von brennenden Partikeln und durch Rasterelektronenmikrographie von abgeschreckten Proben untersucht. Die Verbrennung wurde in Raumtemperatur-, Atmosphärendruck-, Sauerstoff-Argon-Atmosphären mit Sauerstoffmasseanteilen im Bereich von 0,03 bis 1 untersucht. Bestimmte Beobachtungen wurden auch für die Verbrennung in Luft, für die Verbrennung bei Drücken zwischen 1/5 und 2 atm, für die Verbrennung bei Umgebungstemperaturen bis etwa 500 ° C, für die Verbrennung in Atmosphären mit Wasserkonzentrationen von etwa 2% und für die Verbrennung in Kohlendioxid gemacht. Schnelle und verzögerte Zündarten wurden identifiziert. Es wurde festgestellt, dass die Verbrennung eine ausgedehnte Gasphasenreaktionszone, Oberflächenakkumulation von festem Oxid, Jetting, Spinnen und Fragmentierung beinhaltet. Regelmäßiges Brennen mit geringer Ansammlung von Oxid innerhalb des Partikels wurde ebenfalls beobachtet, jedoch nur in verdünnter Atmosphäre. Außer in sehr verdünnten Atmosphären wurde festgestellt, dass der Aufbau von Oberflächenoxid früher als erwartet zu einer Extinktion führte, entweder durch Erhöhung der Verbrennungsrate oder durch Verhinderung der vollständigen Verbrennung. Es wurden verschiedene Extinktionsmodi beobachtet. Die Brenndauer wurde als Funktion des anfänglichen Flammendurchmessers gemessen. Das Verhältnis von Flamme zu Partikeldurchmesser wurde ebenfalls geschätzt. Zur Beschreibung der quasistationären Verbrennung wurde ein vereinfachtes theoretisches Modell entwickelt. Theorie und Experiment stimmen in den meisten, aber nicht in allen Punkten überein. Die Theorie legt das Auftreten einer homogenen Magnesium-Sauerstoff-Reaktion nahe, gefolgt von einer späteren Kondensation des Oxids. Die Tatsache, dass das Oxid, das an der Partikeloberfläche kondensiert, eher fest als flüssig ist, wird begründet, um den Verbrennungsmechanismus signifikant zu beeinflussen.
