Условия теплового взрыва в пластине при конвективно-радиационном теплообмене

Для процессов получения и хранения энергонасыщенных веществ характерно возникновение в их объеме энерговыделения, интенсивность которого возрастает с увеличением температуры. Устойчивость стационарного температурного состояния твердого тела с зависящей от температуры интенсивностью объемного энерговыделения непосредственно связана с условиями теплообмена этого тела с окружающей средой. В случае когда выделившаяся в объеме тела тепловая энергия уже не может быть отведена в окружающую среду, установившееся температурное состояние тела становится невозможным. Исследованы условия теплового взрыва в твердом теле в виде пластины с зависящим от температуры коэффициентом теплопроводности и конвективно-радиационном теплообменом на ее поверхностях. Постановка нелинейной задачи установившейся теплопроводности в пластине представлена системой интегральных соотношений. Пределы интегрирования входящих в эти соотношения интегралов являются искомыми функциями и параметрами, определяющими температурное состояние пластины. Количественный анализ этих соотношений позволяет установить влияние параметров, определяющих интенсивность теплообмена и зависимость коэффициента теплопроводности материала пластины, на условия возникновения теплового взрыва при произвольном законе изменения с температурой объемной мощности энерговыделения в пластине. Представлены результаты такого анализа в рамках однопараметрической модели стационарной теории теплового взрыва

Работа выполнена в рамках государственного задания Минобрнауки России (проект № FSFN-2020-0032) и в рамках гранта РФФИ (№ 19-38-90178)

Литература

[1] Фиошина М.А., Русин М.А. Основы химии и технологии порохов и твердых ракетных топлив. М., РХТУ им. Д.И. Менделеева, 2001.

[2] Гельфанд Б.Е., Сильников М.В. Химические и физические взрывы. Параметры и контроль. СПб., Полигон, 2003.

[3] Derevich I.V., Ermolaev V.S., Mordkovich V.Z., et al. Heat and mass transfer in Fisher --- Tropsch catalist granule with localized cobalt microparticles. Int. J. Heat Mass Transf., 2018, vol. 121, pp. 1335--1349. DOI: https://doi.org/10.1016/j.ijheatmasstransfer.2018.01.077

[4] Кириллов П.Л., Богословская Г.П. Тепломассообмен в ядерных энергетических установках. М., Энергоатомиздат, 2000.

[5] Елисеев В.Н., Товстоног В.А. Теплообмен и тепловые испытания материалов и конструкций аэрокосмической техники при радиационном нагреве. М., Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2014.

[6] Zarubin V.S., Kuvyrkin G.N., Savel’eva I.Yu. Temperature state of a unipolar generator disk. J. Eng. Phys. Thermophy., 2014, vol. 87, no. 4, pp. 820--826. DOI: https://doi.org/10.1007/s10891-014-1077-2

[7] Зарубин В.С., Котович А.В., Кувыркин Г.Н. Устойчивость температурного состояния диска униполярного генератора. Известия РАН. Энергетика, 2016, № 1, с. 127--133.

[8] Воробьев Г.А., Похолков Ю.П., Королев Ю.Д. и др. Физика диэлектриков (область сильных полей). Томск, Изд-во ТПУ, 2003.

[9] Франк-Каменецкий Д.А. Диффузия и теплопередача в химической кинетике. М., Наука, 1987.

[10] Зельдович Я.Б., Баренблатт Г.И., Либрович В.Б. и др. Математическая теория горения и взрыва. М., Наука, 1980.

[11] Орленко Л.П., ред. Физика взрыва. Т. 1. М., ФИЗМАТЛИТ, 2002.

[12] Барзыкин В.В., Мержанов А.Г. Краевая задача в теории теплового взрыва. ДАН СССР, 1958, т. 120, № 6, с. 1271--1273.

[13] Bowden F.P., Yoffe A.D. Fast reactions in solids. Butterworths Scientific Publ., 1958.

[14] Zarubin V.S., Kuvyrkin G.N., Savel’eva I.Yu. The variational form of the mathematical model of a thermal explosion in a solid body with temperature-dependent thermal conductivity. High Temp., 2018, vol. 56, no. 2, pp. 223--228. DOI: https://doi.org/10.1134/S0018151X18010212

[15] Zarubin V.S., Kuvyrkin G.N., Savelyeva I.Yu. Variational estimates of the parameters of a thermal explosion of a stationary medium in an arbitrary domain. Int. J. Heat Mass Transf., 2019, vol. 135, pp. 614--619. DOI: https://doi.org/10.1016/j.ijheatmasstransfer.2019.02.009