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J-GLOBAL ID：201802256968698098   整理番号：18A1494748

花火の燃焼科学 黒色火薬の燃焼により生成する煙についての試論

The Combustion Science in Fireworks: An Essay on Smoke Particle Formation in Black Powder Combustion

著者 (2件)： 越光男 ,  畑中修二 (日本煙火協)
資料名： 日本燃焼学会誌  (Journal of the Combustion Society of Japan)
巻： 60  号： 193  ページ： 163-172  発行年： 2018年08月15日 
JST資料番号： Z0837A  ISSN： 1347-1864  資料種別： 逐次刊行物 (A)
記事区分： 解説  発行国： 日本 (JPN)  言語： 日本語 (JA)

抄録/ポイント： 黒色火薬燃焼における煙形成の簡単なモデルを開発した。煙形成は気相分子からの核形成としてモデル化される。75wt%のKNO_3を有する黒色火薬のこの核形成過程の前駆体分子を,カリウム塩,K_2CO_3およびK_2SO_4として同定した。この決定は凝縮相中に化学種が排除される部分平衡計算に基づいている。標準の古典的核形成理論(CNT)を採用して,煙粒子の臨界核の半径と形成速度を推定した。黒色火薬からの煙の主成分は,硫黄含有量に依存して,K_2CO_3またはK_2SO_4粒子である。粒子の予測した核形成速度は非常に速い。また,煙の平均粒子半径と体積分率の時間変化を,母集団収支方程式(Smoluchowski方程式)を解くことによって評価した。黒色火薬燃焼により生成された煙の体積分率は10^-4のオーダーであると予測される。また,本研究ではCNTとSmoluchowski方程式を用いて,黒色粉末に添加した過塩素酸アンモニウム(NH_4ClO_4,AP)が,煙形成にどのように影響するかを調べた。CNTは,K_2CO_3とK_2SO_4粒子の臨界半径が,黒色火薬へのAPの添加によってかなり増大しうることを予測する。このように,この導入は煙粒子形成を減少させることができた。CNTはKClの高い蒸気圧のためにKCl粒子は全く生成しないが,Smoluchowski方程式はKCl粒子が大量のAP添加によって生成されることを示した。また,Smoluchowski方程式の解は,添加AP量が増加すると,煙の平均粒径と体積分率が減少することを示している。(翻訳著者抄録)

シソーラス用語： *火薬 ,  火工品 ,  発煙 ,  燃焼生成物 ,  *カリウム化合物 ,  核形成 ,  体積率 ,  化学平衡 ,  Smoluchowski方程式 ,  過塩素酸アンモニウム ,  添加物効果 ,  数値予測 ,  *黒色火薬

分類 (2件)： 各種爆薬と推薬  (YE06020W) ,  燃焼一般  (XE04010W)

引用文献 (22件)：

• 1. 清水武雄,「花火」,一橋書房 (1957).
• 2. Conkling, J. A. and Mocella, C., “Chemistry of Pyrotechnics”, 2^nd Ed., CRC Press, New York, (2010).
• 3. 丁大王,吉田忠雄,「花火の化学と技術」,プレアデス出版,(2013).
• 4. 新井充監修,「花火の事典」,東京堂出版,(2016).
• 5. 墻内千尋,「煙の秘密 -超微粒子の生成-」,共立出版 (1991).

タイトルに関連する用語 (5件)： 花火 ,  燃焼 ,  科学 ,  黒色火薬 ,  煙