Тепловыделяющий состав

 

Изобретение относится к твердым углеродсодержащим топливам, использующимся в различных нагревательных устройствах te -EirJSt Јi 3%te&&&t&C( -.w бытового и полевого назначения. В качестве тепловыделяющего состава предлагается использовать известный сорбент карбоферрогель-М (ТУ 6696-82) с размером частиц от 3 до 100 мкм, в состав которого входят оксид меди 2,2-3,0 мас,%, гидроокись железа 14- 25 мас,%, активированный уголь - остальное . Запуск состава осуществляется поджиганием открытым пламенем. Устойчивое горение наблюдается в любых климатических условиях с температурой на поверхности 170°С. 3 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

2 А

119) (11) (51)5 С 09 К 3/00

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЪСТВУ (21) 4834924/26 (22) 05.06.90 (46) 15.12.92. Бюл, N. 46 (72) В.И. Слободин, С.Г, Говорущенко, Ю,Н.Гончаров, Б.Н.Гущин, Н.Н,Масютин, С.А.Тынкасов, F.Н.Зубченко и Е,А.Никонова (56) Шидловский А.А. Основы пиротехники.М.: Машиностроение, 1973, с. 221. (54) ТЕПЛОВЪ|ДЕЛЯЮЩИЙ СОСТАВ (57) Изобретение относится к твердым угле родсодержащим топливам, использующимся в различных нагревательных устройствах

Изобретение относится к твердым углеродсодержащим топливам, использующимся в различных нагревательных устройствах бытового и полевого назначения.

В качестве тепловыделяющего состава предлагается использовать известный сорбент карбоферрогель-М (ТУ 6696-82) с размером частиц от 3 до 10 мкм, в состав которого входят активированный уголь с нанесенными каталитическими присадками: оксидом меди 2,2-3,0 мас.% и гидроокисью железа 14-25 мас.%.

Пример. Элементы для создания теплового источника представляют собой пакеты иэ полиэтилена, размером 200х200 мм, наполненные порошком состава иэ

КФГ-М, массой 160+0,5 г.

Запуск состава в действие прост и заключается в поджоге открытым пламенем, например, горящей спички,Полученные данные по оценке работоспособности свидетельствуют о возможности использования сорбента КФГ-М в качестве тепловыделяющего состава в широком диапазоне температур окружающего воздуха от минус 40 С до 50 С и в условиях повышенной относительной влажности воэбытового и полевого назначения. В качестве . тепловыделяющего состава предлагается использовать известный сорбент карбоферрогель-M (ТУ 6696-82) с размером частиц от

3 до 100 мкм, в состав которого входят оксид меди 2,2-3,0 мас., гидроокись железа 14—

25 мас,%, активированный уголь — остальное. Запуск состава осуществляется поджиганием открытым пламенем. Устойчивое горение наблюдается в любых климатических условиях с температурой на поверхности 170 С, 3 табл, духа до 95...98, в том числе и в условиях Ь осадков.

В основе тепловыделения состава из сорбента — карбоферрогеля-M лежит химическая реакция окисления углерода кислородом воздуха. Теплота образования оксида при сгорании углерода составляет

94 ккал/моль.

С целью оптимизации состава по величине размеров частиц порошка и толщине рабочего слоя за критерий оценки принято время устойчивого тепловыделения при функционировании состава как одна из основных его характеристик.

Результаты экспериментальной проверки составов представлены в табл. 1.

Из данных табл. 1 следует, что только порошок КФГ-М, дополнительно измельченный до среднего размера частиц

3...10 мкм, обеспечивает устойчивое тепловыделение до полного израсходования состава. При этом обеспечивается устойчивое горение. простое и надежное его поджигание. Кроме того, иэ данных этой таблицы следует, что сгорание образца на 90..95% обеспечивается в рабочем слое 5...30 мм.

1781276

Основные характеристики КФГ-М по ТУ 6696:

Черный порошок

Карбоферрогель-М (КФГ-М) по ТУ 6696

0.4+0,05

Частицы неправильной формы

3...10

Пыль, 10

195 (в присутствии кислорода воздуха)

170

Хорошо сыпуч

Засыпка

1.32

Не менее 10

Относительно гиг оскопичен

Применим в качестве тепловыделяющего состава КФГ-M с истекшим сроком хранения, Таким образом, устойчивое горение с температурой на поверхности работающего состава 170:Ю С при температуре окружающего воздуха 17 С до обработки состава на 90..;95 обеспечивается при использо- 5 вания КФГ-М с размером частиц от 3 до

10 мкм при толщине слоя от 5 до 30 мм.

По данным ГОСТ12.017-80 температура воспламенения пыли из угля составляет

195 С, а температура самовоспламенения 10

4570С, поэтому при непрерывном протека- нии окисления углерода должна поддерживаться определенная температура состава, в основном, независимая от температуры и влажности атмосферного воздуха, что и бы- 15 ло установлено. Так, в рабочем слое 30 мм в глубине зарегистрирована температура

420...450 С, а на поверхности 170Ю С, при температуре окружающего воздуха

16...17 С. При отработке состава температу- 20 ра быстро падает до температуры окружающей среды.

Таким образом, применение КФГ-M в качестве тепловыделяющего состава позволяет существенно расширить, благодаря on- 25 тимальному тепловому контрасту, использование последнего в различных нагревателях бытового и полевого назначения .

Исходя из реально возможных условий 30 эксплуатации тепловыделяющего состава, были изготовлены отдельные элементы, Показатель внешнего вида цвет агрегатное состояние

Физико-химические показатели: химический состав

Плотность (насыпной вес), г/см

Форма частиц

Средний размер частиц, мкм

Показатели безопасностй (ГОСТ 12.1017-80):

ПДК в воздухе, мг/мз

Температура воспламенения, С

Нижний концентрационный предел распростран. пламени.г/м (воспламен.)

Показатель технологичности: сййучесть способ снаря. кения изделий

Показатели экономичности; стоимость, pyb/кг . Эксплуатационные показатели: гарантийный срок хранения, лет предлагаемый срок хранения, лет гиг оскопичность представляющие собой пакеты из полиэтилена размерами 200х200 мм с 160 г порошка каждый. Указанные элементы исследовали на работоспособность при различных температурах и влажности окружающего воздуха. Результаты исследований приведены в табл. 2.

Полученные данные свидетельствуют о возможности использования предлагаемого тепловыделяющего состава в широком диапазойе изменения температур и влажно- сти окружающего воздуха. в том числе и в условиях осадков. Запуск состава в действие прост и заключается в поджоге открытым пламенем, например, горячей спички;

Предлагаемый тепловыделяющий состав не токсичен, взрывобезопасен и по степени воздействия на организм относится к

3-му классу опасности.

В полиэтиленовых пакетах тепловыделяющий состав хранится не менее 3-х лет без изменения своих эксплуатационных свойств. По сравнению с известными составами горение КФГ-М протекает без дыма с оптимальным тепловым контрастом (температура на поверхности 170 С) и в любых условиях.

Формула изобретения .

Применение сорбента карбоферрогельМ. включающего активированный уголь, оксид меди и гидроокись железа в качестве тепловыделяющего состава;

1781276

Таблица 1

Зависимость времени устойчивого тепловыделения состава от среднего размера частиц

КФ Г-М

П римечание (температура окр. воэд. 17 С) Время устойчив. тепловы

Состав (масса 8 г) Толщина рабочего слоя, мм

Средний размер частиц, мкм., мин

Горение не поддерживается

КФГ-М (исходный)

КФ -M доп.измельч.

500...1250

200...500

25.

100.„300

20...100

3...5

150

3. ° .10

2...3

3...10

3...10

3...10

3...10

3„.10

180

3...10

180 шаровой мельнице Е-101 Венгрия с

Таблица2

Работоспособность тепловыделяющего состава из КФГ-M с размерами частиц от 3 до 10 мкм в различных климатических условиях

Условия испытаний

Время непрерывн. работы, мин

Время запуска в работу, мин

Климатические условия: Т С воздуха, относит. влажность, скоость вет а

Лаборат, условия, на керамической подл.

Лаборат. условия, на керамической подложке

Поле. Снегопад. Пакет с составом на снегу

240

0,5...1,0

0,5...1,0

0,5...1,0

60...80

Поле. Пакет с составом на снегу

180

0,5...1,0

120

Поле, Подложка — кирпич.

0.5... 1,0

130

Поле. Пакет с составом на снегу

0,5...1,0

Поле. Сильный снегопад.

0,5.,1,0

100

Термокамера. Подложка — кирпич..

110...120

1,5...2,0 р и м е ч а н и е, Измельчение производилось на контролем среднего размера частиц под микроскопом

t = 17oC 70%

t-40...50 С

rp= 95...98

t =0 С = 65%

Ч=2 м/с

t — 5 С р 65%

Ч-0,5. ° ° 1,0 м/с

t = -6 С = 60%

V - 1,0...2,0 м/с

t =-12ОС = 70%

V -3...4 м/с

t = -7 С 78%

V-3.„5 м/с т=-40...-35 С р- 50%

V-3...5 м/с!!

Горение малоуст.с затуханием

Горение устойчиво до полной отработки состава

Горение затухает

Устойчивое горение до отработки состава на 95%!!

° !

Устойчивое горение до отработки состава на 90

Устойчивое горение до отаб. состава на 85