مقاله احتراق ذرات
مواد جامد بسیاری وجود دارند که قابلیت احتراق داشته و در صورتیکه شرایط محیطی صحبت اشتعال آن فراهم شود، شروع به سوختن می نمایند. این شرایط که در نهایت منجر به ایجاد یک جرقه می گردد تا حدود زیادی به طبیعت و ابعاد ذره جامد بستگی دارد. معمولاً قابلیت احتراق ذرات جامد با کاهش اندازه آنها به شدت افزایش می‌یابد به خصوص اگر ذرات جامد به شکل پودر و یا غبار درآیند که در اینصورت شرایط جهت احتراق به مراتب مساعدتر می گردد و در این حالت نه تنها سریع‌تر محترق گشته بلکه سرعت سوزش آنها نیز افزایش می یابد. دلیل این امر به میزان اکسیژن نفوذ کرده به داخل توده ذرات بر می گردد. در واقع در حالت فوق الذکر هوا یا اکسیژن راحت تر به درون توده ذرات نفوذ کرده و افت حرارتی سطح سوزش کمتر می تواند به داخل جسم رخنه کند.
هنگامی که فاصله بین ذرات زیاد می شود، زمینه مناسب جهت سوختن سریع مهیا می گردد، چرا که هوای کافی جهت احتراق، بین ذرات قرار می گیرد. حال اگر این پتانسیل بالا که در احتراق ذرات ریز جامد وجود دارد خارج از کنترل به فعالیت در آید می تواند باعث خطرات فاجعه آمیز و آسیب دیدگی اقرار شود. چرا که نرخ سریع سوزش ذرات بر روی تغییرات فشار اثر گذاشته و باعث گستردگی شعله می گردد.
ذراتی که در اکثر صنایع وجود دارد، قابل احتراق می باشند. این ذرات ممکن است مستقیماً ترمیم گردند و یا در در اثر سایر تولیدات صنایع بوجود آیند بعنوان مثال می‌توان از ذره آرد، شکر، ذرت، پلاستیک ها و فلزات زغالسنگ و مواد دارویی که مستقیماً در صنایع تولید می شوند نام برد.
از جمله ذرایت که به صورت ناخواسته و در هنگام تولیدات صنعتی بوجود می‌آیند، براده های چوب، کرک و منسوجات و انواع دیگر براده ها می باشد. در هر صورت همگی این ذرات قابلیت احتراق داشته و در صورت فراهم شدن شرایط اشتعال و یا انفجار بسیار خطرناک می باشند. این انفجارها معمولاً زمانی رخ می دهد که ذرات در هوا پراکنده می گردند و منبع جهت ایجاد جرقه وجود داشته باشد، در حالیکه آتش سوزی ذرات در حالات توده ای، لایه ای و غیره می تواند رخ دهد. ذکر این نکته ضروری است که سرعت انتشار انفجار ناشی از ذرات به قدری زیاد است که می توان گفت اگر انفجار رخ دهد تلاش در جهت خنثی کردن اثرات زیانبار آن بیهوده است.
به طور کلی مجموع مباحث موجود در احتراق ذرات ریز جامد را می توان در دو بحث عمده «تکنولوژی مدرن احتراق» و «پیشگیری و ایمنی» خلاصه نمود. امروزه احتراق ذرات ریز جامد به لحاظ تکنولوژی مدرن احتراق در صنایع نظامی و صنایع هوا فضا کاربردهای متنوع و متعددی دارد که از آن جمله می توان به استفاده از ذرات فلزی در سوخت موشکهای جامد سوز به منظور افزایش پایداری احتراق و افزایش راندمان احتراق اشاره نمود. در واقع ارزش سوخت جامد که تولید انرژی فراوان مشخصه بارز آن بوده زمانی نایابتر می گردد که محدودیت حجمی و وزنی وجود داشته باشد.
از طرفی وجود غبار ذرات در صنایع باعث ایجاد مشکلات عدیده ای می گردد که پیشتر تشریح شد. مطالب ذکر شده مبین این مطلب بوده که جهت جلوگیری از انفجارهای ناخواسته غبار ذرات در صنایع و استفاده بهینه از ذرات فلزی در موشکها، نیاز به فعالیتهای تحقیقاتی مناسب می باشد. در این راستا شناخت مکانیزم انتشار شعله ذرات ریز جامد در ابری از ذرات، هدف مطالعاتی بسیاری از محققین در این زمینه میباشد. برای شناخت این مکانیزم عمدتاً پارامترهایی نظیر سرعت سوزش و فاصله خاموشی مورد بررسی و مطالعه قرار می گیرد.
...
2-4- خاموشی شعله ذرات هوا
در سال 1980 م چند نفر بنام‌های جاروسینسکی « لی» کنستاتاس و کراولی (Crowley ) از بخش مهندسی مکانیک دانشگاه مک‌گل مونترال کانادا ] [ تحقیقی بر روی خاموشی شعله ذرات ریز جامد ا نجام دادند که شرح آن بدین قرار است . خاموشی شعله در مخلوطهای پودر ذرات آلومینیوم و ذرات زغالسنگ همراه با هوا در لوله ای عمودی و قائم به قطر داخلی 19/0 متر و طول 8/1 متر که شامل صفحات خاموشی در وسط آن است مطالعه و مشاهده می‌گردد که حداشتعال تحت شرایط فشار ثابت چندین برابر بزرگتر از مقدار اندازهگیری شده در حجم ثابت می باشد. فاصله خاموشی برای انتشار روبه بالای شعله از قسمت باز لوله به سمت انتهای بسته لوله اندازهگیری شده در حجم ثابت میباشد. فاصله خاموشی برای انتشار روبه بالای شعله از قسمت باز لوله به سمت انتهای بسته لوله اندازهگیری شده است. حداقل فاصله خاموشی برای پودر ذرت 5/5 میلی متر برای آلومینیوم 4/10 میلی متر ، برای زغالسنگ 25 میلی‌متری ( قطر کمتر از 5 میکرون ) و حدود 190 میلی متر برای زغالسنگ همراه با ذرات درشت ( قطر کمتر از 70 میکرون) و 2 میلی‌متر برای مخلوط استوکیو ترکیب هوا هم متان بدست آمده است. فا صله خاموشی برای پودرهای درت و آلومینیوم از لحاظ بزرگی ، هم مرتبه می باشند و این بدلیل انتشار شعله‌های کنترل شده آنهاست. که مشابه یکدیگر می باشد. مقادیر بزرگ فاصله خاموشی برای ذرات زغالسنگ بدلیل بزرگی اندازه خدمات آنها میباشد. برخلاف سرعت سوزش و حداقل انرژی جرقه که به دستگاه مورد آزمایش وابسته‌اند، فاصله خاموشی در شرایط حضور در محدوده خاموشی به دستگاه وابسته نمی‌باشد.
شکل 14 دستگاه مورد استفاده را نشان می دهد. برای آزمایش فشار ثابت سرپوش بالایی لوله دارای منفذی به اندازه 6/28 میلی متر میباشد. این منفذ جهت ؟ کردن نوسانات حاصل از انتشار رو به جلوی شعله در نظر گرفته شده است. سیستم جرقه بر روی قسمت بسته یا باز انتهایی لوله قرار گرفته است.
و انتهای لوله می‌تواند از نوع باز یا بسته باشد. قبل از انجام آزمایش ابتدا محفظه تا فشاری معادل 150 تور[1] و یا زیر فشار اتمسفر تخلیه شده و با شروع آزمایش عمل سولنوئید باعث پراکنده سازی ؟ بوسیله جریان هوا از یک مخزن هوا به ظرفیت 23/0 لیتر می‌گردد.
عبور هوا از میان ذرات باعث پراکنده سازی ذرات در حل محفظه آزمایش می گردد. دوره تزریق ذرات کمتر از 100 میلی ثانیه بوده و باعث ا فزایش فشار می‌گردد. تأخیر زمانی بین تزریق بوسیلة یک تایمر مکانیکی کنترل شده و اجازه می‌دهد تا این زمان به 250 متر بر ثانیه برسد. دو سوئیچ کنترل کننده جهت باز و بسته نمودن شیوه ةای سولنوئیدی و یک سوئیچ کنترل کننده جهت کنترل زمان جرقه وجود دارد.
[1] - Toor