Образование углеродных кластеров в волнах горения и детонации газовых смесей

Представлены расчетные и экспериментальные результаты исследований образования углеродных кластеров при распространении волн горения и детонации в обогащенных ацетиленокислородных и ацетиленовоздушных смесях. Эксперименты проведены в трубах различного диаметра (в том числе — заполненных пористой средой) при широком варьировании начального давления и соотношения горючее – окислитель. Обнаружено большое разнообразие углеродных кластеров, образующихся при различных режимах сгорания смеси. Характерный размер частиц сконденсированного углерода 15 $\div$ 100 нм. При детонации в пористой среде размер углеродных частиц 15 $\div$ 45 нм, в некоторых опытах образуются отдельные крупные фуллереноподобные частицы размерами 150, 400 и 950 нм. Установлено, что доля конденсированного углерода по отношению к общему количеству углерода в исходной смеси зависит от типа волн, при этом детонация характеризуется минимальным “выходом” конденсата. Количество конденсата возрастает при увеличении концентрации ацетилена в смеси и начального давления.
Размеры углеродных частиц при горении больше, чем при детонации. Охлаждение продуктов реакции замедляет конденсацию и останавливает рост углеродных частиц.