Теплофизические характеристики материала пороха в этой зоне являются только функциями температуры
ЗОНА ПИРОЛИЗА. При температуре порохового зерна, превышающей , начинают протекать необратимые реакции термического разложения (пиролиза) материала. Эти реакции являются суммарно слабоэкзотермическими. Эти реакции охватывают очень тонкий (порядка 50-200 микрон) слой материала. Химическое разложение пороха в зоне пиролиза сопровождается образованием дымо-газовой конденсированной горючей смеси NO2. В связи с чем эту зону называют зоной физико-химических реакций в конденсированной фазе (К-фазой).
Конденсированные продукты с определенной скоростью перемещаются во внешнюю среду, величина которой определяется скоростью естественной и вынужденной диффузии.
ПАРО-ГАЗО-ДЫМНАЯ ЗОНА. Первичные продукты разложения, попадая во внешнюю среду, начинают взаимодействовать друг с другом. Характер такого
взаимодействия, как показали опыты по горению порохов, зависит от давления:
а) при Р<2 мм ртутного столба разложение пороха протекает безпламенно;
б) при 2<Р <10 мм ртутного столба имеет место холодно-пламенное горение, когда в темноте наблюдается свечение сине-голубого цвета;
в) при Р>10 мм ртутного столба имеет место двухпламенное (синежелтое) свечение.
Горение пороха при низких давлениях сопровождается образованием большого количества аэрозольных частиц - дыма, что и является причиной образования дымо-газовой горючей смеси.Так, при давлении меньше 2 мм ртутного столба горение пироксилинового пороха сопровождается образованием до 70 % дыма от веса навески, при давлении 20 мм ртутного столба - до 50 % и при давлении100 мм ртутного столба - до 30 % дыма. Эти исследования показывают, что бездымный пироксилиновый порох при горении в условиях низких давлениий может рассматриваться как дымный.
С увеличением давления границы зоны размываются, она становится все тоньше и при давлениях выстрела ее размеры настолько малы, что влиянием паро-газо-дымной зоны можно пренебречь.
ТЕМНАЯ ЗОНА
Первичные продукты разложения в виде NO2 и радикалов вида RCHO взаимодействуют друг с другом с суммарно экзотермическим эффектом,
что приводит к постепенному повышению температуры газа в этой зоне до , 1100-1400 K , т.е. имеет достаточно низкое значение по сравнению с температурой горения пороха, а поэтому рассматриваемая зона и получила название "ТЕМНАЯ" . При горении пороха при давлениях меньше 1.1 Мпа существует только "темная" зона. Ширина низкотемпературной зоны зависит от давления и она она может составлять от нескольких мм (низкие давления) до десятых долей мм (при 7 Мпа). При дальнейшем увеличении давления эта зона постепенно вырождается.
Образовавшаяся окись азота при низких давлениях (порядка 2 МПа) и низких температурах(1100-1400 К) является стабильным веществом из-за низкой скорости разложения. Это приводит к ослаблению взаимодействия продуктов газификации и, как следствие этого, к появлению на температурной кривой плато. Реакция может интенсифицироваться лишь после накопления большого количества активных центров, чему способствует, например, повышение давления. Такое возобновление протекания химических реакций приводит к появлению зоны пламени.