Вплив іонізації в пиловому полум’ї частинок алюмінію на розподіл наночастинок Al₂O₃ за розмірами

Анотація

У цій роботі представлено результати теоретичних досліджень коагуляції як нейтрального, так і термічно іонізованого аерозолю, що утворюється в результаті згоряння мікродисперсних частинок алюмінію в пиловому полум’ї. Запропоновано математичну модель коагуляції частинок у термоемісійній та комплексній пиловій плазмі, що включає заряджені частинки Al₂O₃, електрони та іони газової фази. Заряд наночастинок був розрахований в наближенні обертально‑обмеженого руху (OML). Іонізаційна рівновага в плазмі визначалася спільним вирішенням рівнянь Саха для газової фази та рівняння заряджання частинок. Модель дозволила вивчити динаміку коагуляції наночастинок Al₂O₃. Показано, що заряд частинок суттєво впливає на характерний розмір частинок та ширину функції розподілу за розмірами. У термоемісійній плазмі виявлено значну залежність розмірів частинок і ширини розподілу від температури. Додавання карбонату калію в полум’я зменшило середній розмір частинок Al₂O₃. Збільшення концентрації іонізуючої добавки призводить до звуження розподілу частинок за розмірами, наближаючи його до монодисперсного. Отримані результати підкреслюють важливість врахування кулонівських взаємодій в іонізованій системі для адекватного опису процесів формування конденсованої фази продуктів горіння алюмінію в пилових полум’ях.