Abstract
本論文的目的在探討漿狀燃料液滴可能的微爆機構, 尤其是表面活性劑對漿狀燃料液滴微爆的影響。分別使用鋁漿 (Al/JP-10slurry),硼漿 (B/JP-10)以及鋁碳漿 (Al/C/JP-10) 等漿狀燃料, 由實驗詳細分析其蒸發抑制、外殼形成及微爆現象, 並量測液滴內部溫度, 由此提出一個新的漿狀燃料液滴微爆機構。理論方面則由半經驗的暫態溫度場模式, 計算液滴內部溫度與直徑變化, 可以合理解釋實驗結果。經過一系列探討, 可以歸納出下面幾項重要結論:(1) 漿狀燃料中的表面活性劑及固體成分, 的確使JP-10 的蒸發受到抑制, 這種抑制效應隨固體含量增加而增強。而當表面活性劑濃度超過一個臨界值之後, 蒸發抑制程度將趨近於定值。(2) 表面活性劑熱解可使漿狀燃料液滴形成封閉表面, 有助於微爆發生及微爆強度的提高; 而高固體含量的液滴中, 固體成分對JP-10 的蒸發抑制也可能使液滴膨脹爆炸。(3) 漿狀燃料液滴微爆強度一般隨表面活性劑濃度增加而增強。(4) 固體粉末較小的漿狀燃料, 必須添加更多的表面活性劑, 才可達到較佳微爆強度。(5) 含與不含表面活性劑的液滴內部溫度及直徑歷程完全不同。後者直徑持續收縮,直到JP-10 蒸乾為止, 其溫度達到溼球溫度便不再變化; 前者直徑在小幅收縮後, 便膨脹爆炸, 爆炸溫度為JP-10 的沸點, 顯示表面活性劑的蒸發抑制效應造成液滴過熱微爆。因此除Takahashi et al.(1989)所提以表面活性劑熱解造成封閉外殼, 使得液滴微爆的機構之外, 由表面活性劑抑制 JP-10蒸發, 造成液滴過熱達到 JP-10沸點而微爆是另一可能機構。前者適用於固體含量低且無小顆粒固體的漿狀燃料液滴; 後者則適用於高固體含量, 或低固體含量且有特別小顆粒的固體存在的情形。