Пиротехнический безпламенный тепловыделяющий состав

 

Использование: пиротехнические устройства для низкотемпературного обогрева , например, тела человека. Сущность изобретения: состав содержит, мас.%: алюминий 30,0 - 35,0; нитрат натрия 1,4 - 3,0; оксид кальция 0,7 - 1,5; вода остальное.Состав готовят смешиванием сухих компонентов в смесителе любого типа. Характеристики состава: расчетная теплотзорная способность 3210-3430 кал/ч, время тепловыделения, (в пересчете на 100 г состава) 23 - 35 мин при температуре реакции 33 - 48°С. 1 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 С 06 B 31/02, 33/04

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4771026/23 (22) 09.11.89 (46) 30.05,92, Бюл.¹20 (71) Научно-исследовательский институт прикладной химии (72) А.А.Горшков, Н,Н.Максимов, Г.M,Êîëåдинский и М.Б.Кирсанов (53) 662.111 (088.8) (56) Жаброва Г.М, Тепло без пламени. М,-Л.;

Изд-во АН СССР, 1945, с.26.

Изобретение относится к беспламенным тепловыделяющим составам и может быть использовано в устройствах для обогрева людей.

Наиболее близка к предлагаемой стехиометрическая смесь алюминиевой пудры (12 мас,%) и хлористой меди (88 Mac,%) и раздельно хранящейся воды, В сухом виде медно-алюминиевые составы не реакционноспособны, но с прибавлением воды начинается реакция вытеснения меди алюминием из ее соли и образование соли алюминия и металлической меди по схеме

2Al + 3Cu -.- 2AI + 3Cu с удовлетворительной скоростью тепловыделения.

Недостатком медно-алюминиевых составов является низкая эффективность изза низкой теплотворной способности при реакции с водой при удовлетворительной скорости тепловыделения.

Цель изобретения — повышение эффективности за счет увеличения теплотворной. Ж» 1736971 А1 (54) ПИРОТЕХНИЧЕСКИЙ БЕСПЛАМЕННЫЙ ТЕПЛОВЫДЕЛЯЮЩИЙ СОСТАВ (57) Использование: пиротехнические устройства для низкотемпературного обогрева, например, тела человека, Сущность изобретения; состав содержит, мас. : алюминий 30,0 — 35,0; нитрат натрия 1,4 — 3,0; оксид кальция 0,7 — 1,5; вода остальное.Состав готовят смешиванием сухих компонентов в смесителе любого типа, Характеристики состава; расчетная теплотзорная способность 3210 — 3430 кал/ч, время тепловыделения,(в пересчете на 100 г состава) 23 — 35 мин при температуре реакции 33 — 48 С, 1 табл. способности при реакции с водой при сохранении скорости тепловыделения (при этом желательно, чтобы температура реакции находилась в пределах от 30 — 50 С), Поставленная цель достигается тем, что в состав, включающий алюминий и раздельно хранящуюся воду, дополнительно вводят нитрат натрия и оксид кальция при следующем соотношении компонентов, мас,%:

Алюминий 30,0 — 35,0

Нитрат натрия, 1,4 — 3,0

Оксид кальция 0,7 — 1,5

Вода Остальное

Окисление водой алюминиевого порошка протекает быстрее, если он смешан с каким-нибудь более реакционноспособным, чем вода, окислителем, В качестве первичного инициатора вводят оксид кальция (негашеная известь), реакция гашения которого (СаО + Н20 - Са(ОН)2) протекает с большой скоростью с выделением тепла, которое является имульсом для реакции окисления алюминия, 1736971

50

Для устойчивого протекания продолжительной экзотермической реакции окисления алюминия вводят вторичный инициатор — нитрат натрия. При наличии влаги окисление алюминия сопровождается восстановлением нитрата:

ЗйайОз + 8AI + 18Н20 = ЗйаОН +

+8А!(ОН)з+ ЗйНз

B смесях нитратов с алюминием может также происходить реакция взаимодействия гидрата окиси алюминия с продуктами распада окислителя с оборазованием алюмината:

ЗйаОН + ЗА!(ОН)з = 3NaAIOz+ 6Н20

Реакция взаимодействия алюминия с нитратом натрия, при которой происходит разрушение оксидной пленки AlzOa, способствует окислению алюминия водой, являясь как бы сопроводителем этой реакции. Скорость протекания реакции взаимодействия алюминия с нитратом натрия значительно ниже скорости реакции гашения извести.

Максимальное содержание алюминия (35 мас. ) и минимальное содержание нитрата натрия (1,4 мас. ) ограничиваются скоростью тепловыделения, при которой в присутствии оксида кальция достигается заметное повышение температуры.

Верхний предел содержания нитрата натрия (3 мас. ) определяется гарантией невоспламенения состава.

Предлагаемое содержание оксида кальция (0,7 — 1,5 мас. ) обусловлено необходимостью первичного иници рован ия экзотермической реакции в зависимости от соотношения алюминия и нитрата натрия.

Содержание воды определяется стехиометрическими коэффициентами, т.е. потребностями в таком количестве воды, которое обеспечило бы полное окисление алюминия и гашение оксида кальция.

Все компоненты предлагаемого состава не дефицитны, дешевы, находят применение в пиротехнике.

Состав (смесь порошкообразных компо5 нентов) может быть приготовлен на смесительном оборудовании любого типа, используемом в пиротехнике. Для этого навески сухих компонентов согласно рецептуре загружают в смеситель и перемешивают

10 10 — 15 мин.

Расчетные характеристики составов и результаты экспериментальных данных приведены в таблице.

Из данных таблицы видно, что предла15 гаемый состав в отличие от известного имеет лучшие показатели по теплотворной способности и продолжительности экзотермической реакции с обеспечением благоприятной температуры в интервале 30—

20 50 С.

Таким образом, предлагаемый состав может быть использован в устройствах для обогрева любых типов, которые позволяют исключить отрицательные воздействия на

25 организм человека низких температур окружающей среды.

Формула изобретения

Пиротехнический беспламенный тепловыделяющий состав преимущественно для

30 устройства низкотемпературного обогрева, включающий алюминий и раздельно хранящуюся воду,отл ичающийсятем,что, с целью повышения эффективности путем увеличения теплотворной способности при

35 сохранении скорости тепловыделения, он дополнительно содержит нитрат натрия и оксид кальция при следующем соотношении компонетов, мас, :

Алюминий 30,0 — 35,0

40 Нитрат натрия 1,4 — 3,0

Оксид кальция 0,7 — 1,5

Вода Остальное, 1736971

Состав

Температура экзотермической реакции, С

Расчетная теплотворная способность, кал/г

3170

47-63

65,5

Вода

35-48

Алюминий 30

3210

Нитрат натрия 3

65,5

Вода

37-46

3320

64,2

Вода

33-42

3430

62,9

Вода

24-31

3460

62,9

Вода

Алюминий 12

1730

35-45

Известный

Хлористая медь

Содержание компонентов, мас.7ь

Предлагаемый 1 Алюминий 28

Нитрат натрия 4

Оксид кальция 2,5

Оксид кальция 1,5

Алюминий 32,5

Нитрат натрия 2,2

Оксид кальция 1,1

Алюминий 35

Нитрат натрия 1,4

Оксид кальция 0,7

Алюминий 35,6

Нитрат натрия 1,0

Оксид кальция 0,5

Суммарная продолжительность экэотермической реакции (в пересчете на

100 r состава,ч