Исследование синтеза ферритов за волной горения с применением моделей скольжения и скачков температуры и концентраций компонент газовой фазы на поверхности пор твердой фазы
Ferrite Synthesis Simulation via Carbon Combustion using Slip, Temperature, and Concentration Gas Species Jump at Pore Surface
The Carbon Combustion of Solid Oxides (CCSO) is a promising method to fabricate nanosized complex oxides. Although successfully utilized for many systems, there is lack of complete theoretical model to predict the combustion parameters for CCSO systems. For a typical CCSO synthesis for cylindrical samples we measured the ignition temperature, estimated the combustion wave axial temperature distribution, activation energy, combustion heat and thermal losses experimentally. We developed a two level model of chemically active nanodispersed mixture combustion using the experimentally measured ignition temperature and combustion parameter values, using the slip-jump method for high Knudsen numbers. The theoretical calculations for highly porous samples, when the flow resistivity is small and the gas can easily flow through the cylindrical sample, are in good agreement with the experiment (differences less than 15%). Using the developed theoretical model, we predict the combustion characteristics for the lower porosity values, where the surface combustion takes place due to high flow resistivity of the sample. We observed finger combustion features at this regime.
carbon combustion, submicron tubes and pores, gas slippage, temperature and concentration jumps
Получение новых материалов в процессе горения углерода (метод CCSO) зарекомендовал себя как эффективный метод синтеза частиц сложных оксидов субмикронной дисперсности. Несмотря на успешное экспериментальное применение метода CCSO для различных материалов, следует отметить отсутствие достаточно полной теории, которая позволила бы предсказывать протекание процесса и параметры синтеза субмикронных частиц. В данной работе для типичных параметров CCSO синтеза проведены экспериментальные измерения температуры, энергии активации и теплопотерь при синтезе никель-цинкового феррита. Развита теоретическая модель синтеза нано-дисперсных частиц в процессе горения смеси реагентов в цилиндрическом реакторе. Модель использует экспериментально определяемые энергии активации и температуры зажигания, параметры скольжения и скачков температуры и концентраций компонент газовой фазы на поверхности пор при больших числах Кнудсена. Получено удовлетворительное согласие результатов расчетов с измеренными величинами температуры. Теоретическая модель позволяет предсказывать характеристики волны горения как при большой так и при малой пористости образца, когда происходит поверхностный тип горения.
горение углерода, трубки и поры субмикронных масштабов, скольжение, скачки температуры и концентраций
Распределение температуры газа , оксида цинка и плотности никель-цинкового феррита : (А), (В) и (С) соответственно. Using the developed theoretical model, we predict the combustion characteristics for the lower porosity values, where the surface combustion takes place due to high flow resistivity of the sample. We observed finger combustion features at this regime.
