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纳米铁粉燃烧特性研究
上 海 理 工 大 学 学 报 2012年 第34卷
2．2 燃烧热值 金属在这一升温速率下却还没有达到稳定值
常见金属元素，比如钒、铁、锌的单位体积燃烧热 36·
是普通燃料的2～4倍5【]．纳米金属作为燃料会瞬问
3．0
燃烧，热量在 lms左右即可全部释放，微纳米铁粉的
2．5
燃烧热值如图1所示，纳米铁粉的燃烧热值均高于微
米铁粉的燃烧热值，随着粒径的减小，铁粉燃烧热值 2．0
彗
逐渐增大．这是因为对于球状铁晶体，颗粒粒径减小， 1．5
表面原子与体积原子的比率增大，纳米金属就表现出 1．0
表面原子的特性_l6]，表面原子在遇到点火时出现局部
0．5
高温导致晶体界面发生结构弛豫，多余表面能的释放
0
增加了颗粒的燃烧热值．另外一个可能原因是粒径越 400 600 8oo 1000 1200
／K
小的颗粒越容易燃尽，反应得越充分，那么释放的热
量也就越多．在本实验中，当铁粉粒径为 50nm时，燃
烧热值最高，其值为6792．1J／g．
7Ooo
6000 鲁
0 O O O O O O 0 0
壹
5000 m8 6毗 4卟 2毗 0毗 8 6∞ 4吣 2∞ O
4000
3000
4OO 600 80o 1000 12oo
2000
／K
1000 (b)DTG曲线
图2 不同粒径铁粉的 ’I’G和 I’G曲线
0
50 i00 500 20X100 Fig．2 TG andDTG curvesofdifferentsized iron
D ／Dill
图 1纳米铁粉和微米铁粉 的燃烧热值 表 2 铁粉的燃烧特-陛参数
Fig．1 Heatofcombustionofnanoandmicroniron Tab．2 Combustioncharacteristicparametersofiron
2．3 热重分析
2．3．1 粒径对燃烧特性参数的影响
图2为不同粒径铁粉在 10K／min加热速率下的
热重曲线 (即TG曲线)和燃烧速率曲线 (即DTG曲
线)，图中m 为铁粉增重的质量， 为燃烧速率，由
图可得铁粉的燃烧特性参数见表 2，其中着火点温度
了、。的确定方法为TG—I
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