Thermodynamic modeling of high-energy thermite systems based on calcium iodate | Vestnik Tomskogo gosudarstvennogo universiteta. Matematika i mekhanika – Tomsk State University Journal of Mathematics and Mechanics. 2024. № 87. DOI: 10.17223/19988621/87/9

Thermodynamic modeling of high-energy thermite systems based on calcium iodate

The article presents the results of a thermodynamic study of the component content influence and their physical and chemical properties on the regulation of the main energy characteristics and combustion product characteristics of thermite systems based on calcium iodate containing Al, B and Ti. The adiabatic combustion temperature, enthalpy of combustion products, specific impulse, exhaust velocity of combustion products, mass fraction of condensed phases, content of gaseous and condensed combustion products are determined. The influence of the metal oxide/metal fuel content in the thermite system composition on the main energy characteristics was assessed. Based on a comparison of the calculation results of the thermite systems thermodynamic and thermophysical characteristics, it seems possible to divide the studied thermite systems into 3 functional groups according to their application. Taking into account the ratio of components, these can be: 1) thermite systems for welding processes and 2) thermite systems for perforating, cutting metal structures (CaI2O6/Al and CaI2O6/Ti); 3) thermite systems as a component of energy compositions capable to inactivate harmful aerosol spores and bacteria (CaI2O6/B), since due to the low combustion temperature of CaI2O6/B, a longer burning time of such systems leads to a gradual release of iodine.

Download file
Counter downloads: 5

Keywords

thermite system, adiabatic combustion temperature, specific impulse, condensed combustion products, thermodynamic calculation

Authors

NameOrganizationE-mail
Enkov Maksim O.Tomsk State Universityenkov_maksim@mail.ru
Gorbenko Tatiana I.Tomsk State Universitygorbenkoti@rambler.ru
Gorbenko Mikhail V.Tomsk Polytechnic Universitygmvski@rambler.ru
Всего: 3

References

Белов Г.В., Трусов Б.Г. Термодинамическое моделирование химически реагирующих систем: учеб. пособие по курсу "Термодинамика" / МГТУ им. Н.Э. Баумана, фак. "Энергомашиностроение". М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2013. 1 СБ-ЯОМ.
Моногаров К.А., Мееров Д.Б., Фролов Ю.В., Пивкина А.Н. Особенности горения нано размерных термитов в пиронагревателях // Химическая физика. 2019. Т. 38, № 8. С. 40-45. dor.
Енков М.О., Горбенко Т.И., Горбенко М.В. Топлива на основе термитных систем для двигателей малой тяги // Решетневские чтения: материалы XXVI Междунар. науч.-практ. конф., Красноярск, 9-11 ноября 2022. Красноярск: Сиб. гос. ун-т науки и технологий им. акад. М.Ф. Решетнева, 2022. Ч. 1. С. 246-248.
Имховик Н.А., Селиванов В.В., Симонов А.К., Сергеева А.И., Яшин В.Б. Об исследовани ях по разработке за рубежом новых высокоплотных реактивных материалов (High-Density Reactive Materials) и их применению в боеприпасах повышенного могущества действия // Вооружение и экономика. 2014. № 1 (26). С. 53-63.
Бернер М.К., Зарко В.Е., Талавар М.Б. Наночастицы энергетических материалов: спосо бы получения и свойства (обзор) // Физика горения и взрыва. 2013. Т. 49, № 6. С. 3-30.
Ильин А.П., Толбанова Л.О., Мостовщиков А.В. Состав термитного топлива: описание изобретения к патенту // Федеральная служба по интеллектуальной собственности, патентам и товарным знакам. Бюл. № 14. 20.05.2011.
Alvarez F., Delgado A., Frias J., Rubio M., White Ch., Ashvin K., Shafirovich E.Combustion of Thermites in Reduced Gravity for Space Applications // Journal of Thermophysics and Heat Transfer. 2013. V. 27 (3). P. 576-583.
Delgado A., Shafirovich E. Thermite Reactions in the Mixtures of Magnesium with Lunar and Martian Regolith Simulants // AIAA. 2015-1179. Session: Lunar Resource Utilization. Published Online: 2 Jan 2015.
Wang S., Liu X., Schoenitz M., Dreizin E.L. Nanocomposite Thermites with Calcium Iodate Oxidizer // Propellants, Explosives, Pyrotechnics. 2017. V. 42 (3). P. 284-292.
Wang S., Abraham A., Zhong Z., Schoenitz M., Dreizin E.L. Ignition and combustion of boron-based AlBI2 and MgBI2 composites // Chemical Engineering Journal. 2016. V. 293. P. 112-117.
Костин С.В., Барзыкин В.В., Нечаев М.А., Ловля С.А. Прожигание стальных труб газодисперсными продуктами горения термита // Физика горения и взрыва. 2000. Т. 36, № 4. С. 79-82.
Белов Г.В. Термодинамическое моделирование: методы, алгоритмы, программы. М.: Научный Мир, 2002. 184 с.
 Thermodynamic modeling of high-energy thermite systems based on calcium iodate | Vestnik Tomskogo gosudarstvennogo universiteta. Matematika i mekhanika – Tomsk State University Journal of Mathematics and Mechanics. 2024. № 87. DOI: 10.17223/19988621/87/9

Thermodynamic modeling of high-energy thermite systems based on calcium iodate | Vestnik Tomskogo gosudarstvennogo universiteta. Matematika i mekhanika – Tomsk State University Journal of Mathematics and Mechanics. 2024. № 87. DOI: 10.17223/19988621/87/9

Download full-text version
Counter downloads: 194