Қатты отынның жану үдерісін талдау

                        Химиялық физика және материалтану факультеті

        [pic 1]

СӨЖ

Тақырыбы: Қатты отынның жану үдерісін талдау

Оқытушы:Габдрашова Ш.

          Студент:Юлдашев Н.

Мамандығы:7М07104 – Жарылғыш заттар мен

пиротехникалық қ. х. т.

Алматы, 2026 ж.

Пиротехникалық құрамдардағы қатты отынның жану үдерісі физикалық химия мен газдинамиканың тоғысқан жеріндегі күрделі құбылыс ретінде қарастырылады. Қазіргі кезеңдегі зерттеулердің негізгі нысаны — отынның химиялық энергиясын жылу және жарық энергиясына айналдыру тиімділігін арттыру.

Жану механизмін талдау барысында отынның беткі қабатындағы экзотермиялық реакциялардың маңызы зор екені анықталды. Әсіресе, композициялық жүйелердегі тотықтырғыш пен жанармай бөлшектерінің түйісу бетінің ауданы процестің динамикасын анықтайды. "Combustion Science and Technology" (2022) журналындағы деректер бойынша, бөлшектердің өлшемін микрондық деңгейден нано-деңгейге ауыстыру жанудың белсендіру энергиясын айтарлықтай төмендетеді. Бұл пиротехникалық қоспалардың төмен температурада тұтануына және тұрақты жануына мүмкіндік береді.

Отандық ғылымда, атап айтқанда Жану мәселелері институтының 2023 жылғы еңбектерінде, қатты отын компоненттері ретінде өсімдік тектес көміртекті материалдарды модификациялау мәселелері қарастырылған. Бұл зерттеулерде пиролиз өнімдерінің газ фазасындағы реакцияларға әсері математикалық модельдер арқылы дәлелденген. Қазақстандық ғалымдардың тұжырымдамасы бойынша, жергілікті шикізат негізіндегі белсендірілген көміртек құрылымындағы кеуектілік жану фронтының таралу жылдамдығын реттейтін негізгі фактор болып табылады.

Қатты отынның жануын термодинамикалық тұрғыдан сипаттау кезінде адиабаталық жану температурасы мен меншікті импульс параметрлері басты көрсеткіштер болып табылады. 2024 жылы жарияланған шетелдік зерттеулерде (мысалы, "Journal of Propulsion and Power") металданған қатты отындардың жану кезіндегі екі фазалы ағынның әсері егжей-тегжейлі талданған. Металл бөлшектерінің (алюминий, магний) жану аймағындағы агрегациясы мен агломерациясы энергияның толық бөлінуіне кедергі келтіретін фактор ретінде қарастырылады.

Осы мәселені шешу үшін халықаралық тәжірибеде бөлшектерді полимерлі қабықшалармен қаптау (microencapsulation) технологиясы енгізілуде. Бұл әдіс отынның сақтау мерзімін ұзартып қана қоймай, жану кезіндегі жылу бөлінудің біркелкілігін қамтамасыз етеді. Отандық және шетелдік ғылыми мақалаларды салыстырмалы талдау көрсеткендей, екі тарап та жану өнімдерінің дисперстілігін азайтуға ұмтылуда. Бұл пиротехникалық эффектілердің сапасын арттыру үшін өте маңызды.

Қазіргі ғылыми парадигмада қатты отынның жануын тек химиялық реакция ретінде емес, сонымен қатар күрделі толқындық процесс ретінде қарастыру басым. 2025 жылғы "International Journal of Heat and Mass Transfer" басылымындағы мақалаларда жану толқынының тұрақсыздығын сызықтық емес динамика әдістерімен зерттеу нәтижелері келтірілген. Бұл пиротехникалық құрылғылардың ішкі баллистикасын дәлірек есептеуге мүмкіндік береді.

Қатты отынның жану үдерісін зерттеудегі басты бағыттардың бірі — отынның химиялық құрамы мен оның энергетикалық шығымы арасындағы өзара байланысты айқындау. Пиротехникалық қоспалардың тиімділігі тек энергияның бөлінуімен ғана емес, сонымен қатар жану өнімдерінің экологиялық қауіпсіздігімен және үдерістің басқарылу деңгейімен бағаланады. Бұл ретте жану механизмін микроскопиялық және нано-деңгейде түсіну, жоғары энергетикалық нано-композиттерді жасауға мүмкіндік береді.

Қатты отынның жану жылдамдығы мен температуралық профилін реттеуде металл оксидтерінің нанобөлшектері секілді катализаторлардың маңызы зор. Осындай қоспалар химиялық реакцияның белсендіру энергиясын төмендетіп, тұтану үдерісін жеделдетеді. Сонымен қатар, жану үдерісін нейрондық желілер мен математикалық алгоритмдер арқылы модельдеу — тәжірибелік сынақтардың дәлдігін арттыруға және ықтимал қателіктерді алдын ала болжауға жол ашады.