Зажигание антрацита лазерным импульсом

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация

Изучено зажигание таблетированных образцов микрочастиц антрацита плотностью ρ = 1 г/см3 и диаметром d ≤ 63 мкм лазерными импульсами. При превышении критической плотности энергии Hcr(1) ≈ 0.15 Дж/см2 во время лазерного импульса происходят оптический пробой поверхности образцов и образование плазменного факела с временем жизни ≥ 5 мкс. Амплитуда свечения плазмы в зависимости от плотности энергии лазерных импульсов описывается в рамках модели оптического пробоя. По спектрам свечения идентифицировано наличие в плазме следующих атомов и молекул: C, C+, Ca+, Fe+, Fe, CN, C2, CO. При плотности H > Hcr(2) в образцах антрацита, как и в образцах каменного угля, происходят инициирование термохимических реакций в объеме микрочастиц, выход и воспламенение летучих веществ и нелетучего остатка в субмиллисекундном временном интервале.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

Б. П. Адуев

Федеральный исследовательский центр угля и углехимии Сибирского отделения Российской академии наук

Email: lesinko-iuxm@yandex.ru

Институт углехимии и химического материаловедения 

Россия, Кемерово

Д. Р. Нурмухаметов

Федеральный исследовательский центр угля и углехимии Сибирского отделения Российской академии наук

Email: lesinko-iuxm@yandex.ru

Институт углехимии и химического материаловедения 

Россия, Кемерово

И. Ю. Лисков

Федеральный исследовательский центр угля и углехимии Сибирского отделения Российской академии наук

Автор, ответственный за переписку.
Email: lesinko-iuxm@yandex.ru

Институт углехимии и химического материаловедения 

Россия, Кемерово

Список литературы

  1. Кислов В.М., Цветков М.В., Зайченко А.Ю. и др. // Хим. физика. 2021. Т. 40. № 9. С. 27. https://doi.org/10.31857/S0207401X21090053
  2. Paul L.D., Seeley R.R. // Corrosion. 1991. V. 47. № 2. P. 152. https://doi.org/10.5006/1.3585231
  3. Askarova A.S., Karpenko E.I., Lavrishcheva Y.I. et al.// IEEE Trans. Plasma Sci. 2007. V. 35. P. 1607. https://doi.org/10.1109/TPS.2007.910142
  4. Masserle V.E., Karpenko E.I., Ustimenko A.B., Lavrichshev O.A. // Fuel Proc. Tech. 2013. V. 107. P. 93. https://doi.org/10.1016/j.fuproc.2012.07.001
  5. Туктакиев Г.С., Лайко Л.Л. Способ сжигания пылевидного топлива: Патент РФ 2557967 C1 // Б. И. 2015. № 21. С. 11.
  6. Туктакиев Г.С., Лайко Л.Л. Способ сжигания пылевидного топлива: Патент РФ 2559658 C1 // Б. И. 2015. № 22. С. 11.
  7. Коротких А.Г., Сорокин И.В., Селихова Е.А., Архипов В.А. // Хим. физика. 2020. Т. 39. № 7. С. 32. https://doi.org/10.31857/S0207401X20070080
  8. Phuoc T.X., Mathur M.P., Ekmann J.M. // Combust. and Flame. 1993. V. 93. № 1–2. P. 19. https://doi.org/10.1016/0010- 2180(93)90081-D
  9. Vartak S.D., Gubba S.R., Narayanan K.L. et al. System and method for laser ignition of fuel in a coal-fired burner WO2022/126074 A1. 2022. P. 37.
  10. Валиулин С.В., Онищук А.А., Палеев Д.Ю. и др. // Хим. физика. 2021. Т. 40. № 4. С. 41. https://doi.org/10.31857/S0207401X21040130
  11. Taniguchi M., Kobayashi H., Kiyama K., Shimogori Y. // Fuel. 2009. V. 88. № 8. P. 1478.
  12. Yang Q., Peng Z. // Intern. J. Hydrogen Energy. 2010. V. 35. № 10. P. 4715.
  13. Манжос Е.В., Коржавин А.А., Козлов Я.В., Намятов И.Г. // Горение и взрыв. 2021. Т. 14. № 3. С. 98. https://doi.org/10.30826/CE21140309
  14. Chen J.C., Taniguchi M., Narato K., Ito K. // Combust. and Flame. 1994. V. 97. № 1. P. 107. https://doi.org/10.1016/0010- 2180(94)90119-8
  15. Глова A.Ф., Лысиков A.Ю., Зверев М.М. // Квантовая электрон. 2009. Т. 39. № 6. С. 537. https://doi.org/10.1070/QE2009v039n06ABEH013906
  16. Taniguchi M., Kobayashi H., Kiyama K., Shimogori Y. // Fuel. 2009. V. 88. № 8. P. 1478. https://doi.org/10.1016/j.fuel.2009.02.009
  17. Boiko V.M., Volan’skii P., Klimkin V.F. // Combust. Explos. Shock. Waves. 1981. V. 17. № 5. P. 545. https://doi.org/10.1007/BF00798143
  18. Погодаев В.А. // Физика горения и взрыва. 1984. Т. 20. № 1. С. 51. https://doi.org/10.1007/BF00749917
  19. Kuzikovskii A.V., Pogodaev V.A. // Combust. Explos. Shock. Waves. 1977. V. 13. № 5. P. 666. https://doi.org/10.1007/BF00742231
  20. Phuoc T.X., Mathur M.P., Ekmann J.M. // Combust. and Flame. 1993. V. 94. № 4. P. 349. https://doi.org/10.1016/0010-2180(93)90119-Ng
  21. Aduev B.P., Kraft Y.V., Nurmukhametov D.R., Ismagilov Z.R. // Combust. Sci. Tech. 2024. V. 196. № 2. P. 274. https://doi.org/10.1080/00102202.2022.2075699
  22. Адуев Б.П., Нурмухаметов Д.Р., Крафт Я.В., Исмагилов З.Р. // Хим. физика. 2022. Т. 41. № 3. С. 13. https://doi.org/10.31857/S0207401X22030025
  23. Адуев Б.П., Нурмухаметов Д.Р., Нелюбина Н.В. и др. // Хим. физика. 2023. Т. 42. № 3. С. 3. https://doi.org/10.31857/S0207401X23030032
  24. Адуев Б.П., Нурмухаметов Д.Р., Нелюбина Н.В. и др. // ЖПС. 2021. Т. 88. № 4. С. 582.
  25. Адуев Б.П., Нурмухаметов Д.Р., Белокуров Г.М. и др. // ХТТ. 2021. № 3. С. 65. https://doi.org/10.31857/S0023117721030026
  26. Адуев Б.П., Нурмухаметов Д.Р., Лисков И.Ю., Исмагилов З.Р. // Квантовая электрон. 2023. Т. 53. № 5. С. 430.
  27. Адуев Б.П., Нурмухаметов Д.Р., Волков В.Д. и др. // ЖПС. 2023. Т. 90. № 4. С. 614.
  28. Левшин Л.В., Салецкий А.М. Люминесценция и ее измерения. М.: Изд-во МГУ, 1989.
  29. Адуев Б.П., Нурмухаметов Д.Р., Звеков А.А. и др. // ПТЭ. 2015. № 6. С. 60. https://doi.org/10.7868/S0032816215050018
  30. Делоне Н.Б. Взаимодействие лазерного излучения с веществом. Курс лекций. М.: Наука, 1989.
  31. NIST. Standard Reference Database 78. https://dx.doi.org/10.18434/T4W30F
  32. Camacho J.J., Santos M., Diaz L., Poyato J.M.L. // J. Phys. D. 2018. V. 41. Issue 21. P. 215206. https://doi.org/10.1088/0022-3727/41/21/215206
  33. Пирс Р., Гейдон А. Отождествление молекулярных спектров. M.: Изд-во иностр. лит., 1949.
  34. LIFBASE. Database and spectral simulation for diatomic molecules (v. 1.6); https://www.sri.com/platform/lifbase-spectroscopy-tool/

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Функциональная схема экспериментальной установки: 1 – стеклянные нейтральные светофильтры, 2 – прозрачная стеклянная пластина, 3 – поворотное зеркало, 4 – линза, 5 – образец, 6 – линза, 7 – щель (0.1 × 3 мм), 8 – линза, 9 – линза, 10 – осциллограф, 11 – световод, ФЭУ – фотоумножитель, Ф – фотодиод, БС – блок синхронизации, СМ – спектрометр, П – полихроматор, ФХ – фотохронограф, СФХ – спектрофотохронограф, Л – лазер, К – компьютер; I – первый канал, II – второй канал, III – третий канал.

Скачать (426KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Типичные осциллограммы свечения, возникающие при зажигании образцов антрацита: а – Hcr = 0.2 Дж/см2; б – Hcr = 2.5 Дж/см2. Штриховой линией на рис. 2а показан лазерный импульс.

Скачать (135KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Зависимость вероятности появления свечения образцов антрацита (p) от плотности энергии лазерных импульсов: 1 – первый тип свечения (рис. 2а), Hcr(1) = (0.15 ± 0.03) Дж/см2; 2 – второй тип свечения (рис. 2б), Hcr(2) = (2.20 ± 0.02) Дж/см2.

Скачать (52KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Зависимость амплитуды свечения I образцов антрацита от плотности энергии в момент окончания лазерного импульса. Штриховая кривая построена с использованием формулы (4) при значениях параметров A = 720 отн.ед. и H0 = 1.5 Дж/см2.

Скачать (63KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Спектры свечения образцов антрацита (а) и второго типа (б), первого типа соответствующие моментам времени t = 40 нс и 30 мкс от начала лазерного импульса.

Скачать (118KB)
Метаданные
7. Рис. 6. Спектр свечения антрацита в области λ = 200–860 нм при воздействии лазерного излучения с λ = 532 нм, длительностью импульса 10 нс и плотностью мощности W = 0.5 ГВт/см2: а – диапазон 200–300 нм, наблюдаются линии C, C+, C2+, Al, полосы свечения OH (A2∑+ – X 2П); б – диапазон 330–450 нм, наблюдаются полосы CN (B2∑+ – X 2∑+), CH (A2∑+ – X 2П) и линии Ca+; в – диапазон 450–600 нм, наблюдаются полосы свечения C2 (e3Пg – a 3Пu); г – диапазон 600–860 нм, наблюдаются линии свечения Fe и Fe+.

Скачать (270KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2025