Автореферат (Углеводородное горючее на основе керосина с присадками для повышения энергетической эффективности ЖРД), страница 4

обеспечивает надежное воспламенение керосина при контакте с кислородом.Естественно предположить, что добавки ПГ к керосину могут организовать еговоспламенение при контакте с ВПВ даже при её частичном разложении и выделенииреакционно - активного кислорода.18После систематических лабораторных экспериментов по самовоспламенениютопливной пары ВПВ+керосин с добавками были получены следующие результаты [4].Рисунок 11.

Зависимость содержания ПГ для самовоспламенения топлива оттемпературы (84,5%Н2О2).Надежное воспламенение при струйном смешении достигалось при концентрацииПГ в керосине ˃13% (≈15%) в атмосфере воздуха. С ростом температуры компонентовминимальная концентрация воспламенения ПГ снижалась.Во время экспериментов проводилась высокоскоростная съемка (420 кадров всекунду), что позволило определить время начала контакта компонентов и выявитьзадержку воспламенения (Рисунок 12).Рисунок 12. Задержка самовоспламенения в зависимости от скорости впрыскагорючего для 84,5% H2O2Как показали эксперименты, при одной о той же концентрации ПГ в керосине (15%)в инертной среде азота воспламенение не происходит, в кислородной среде реализуетсянадежное воспламенение.

При распыливании компонентов центробежными форсунками19удалось получить надежное воспламенение на воздухе с 12% добавки ПГ, а в кислороднойсреде - при 9% добавки ПГ в керосине.Термодинамические расчеты показали рост удельного импульса с увеличениемпроцентного содержания добавки в керосине. Температура продуктов сгорания в камере помере увеличения процента добавки растёт быстрее, чем молекулярная масса газа, чтоприводит к росту скорости истечения ПС и к росту удельного импульса соответственно.Таблица 4.

Концентрации токсичных веществ на срезе сопла со степеньюрасширения ε=62,76.ВеществоЧистыйСодержание добавки в основном горючем, %керосин10%15%20%25%100%ПДКПДКвмаксимарабочейльнаязоне,разовая,мг/м3мг/м3B2O3-4,486*10-310*10-319*10-329*10-30,61855H3BO3-0,5080,7450,9291,1232,247100,02CO1,1381,271,2931,4321,4893,7982035CO214 82014 55014 40014 27014 13012 03030 000--105,861158,86212,06265,351076747,71-HBO2Полученные данные по определению состава продуктов сгорания указывают на то,что концентрация ортоборной кислоты превышает значение максимально разовой ПДК придобавлении смеси триэтилбора и триэтилалюминия к керосину, а концентрация метаборнойкислоты превышает значение ПДК при процентном содержании добавки в керосинеприближающемся к 100%.

Остальные продукты сгорания находятся в рамках допустимыхзначений.Хотя в составе продуктов сгорания и есть токсичные вещества, но их количествомало и они не будут оказывать столь сильного влияния на окружающую среду и организмчеловека, как продукты сгорания топлив, в состав которых входят токсичные компоненты.Кроме того, эксплуатационные показатели, что важно, делают пару керосин+ВПВ болеепривлекательной.20ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ И ВЫВОДЫ1. Анализ выполненных к настоящему времени работ по введению полимернойдобавки ПИБ к керосину убедительно показывает целесообразность ее использования вЖРД разных схемных решений для форсирования тяги при постоянной температурегенераторного газа либо снижения температуры генераторного газа при постоянномзначении тяги.2.

Выполнено исследование физико-химических свойств нафтила с добавками ПИБразличной концентрации (0,01 - 0,1% масс.): вязкости, теплопроводности, теплоемкости,поверхностного натяжения и др. Показано, что основные свойства и эксплуатационныепоказатели нафтила с ПИБ идентичны свойствам чистого нафтила. Количество фактическихсмол, растворимых и нерастворимых в горючем несколько увеличивается за счет добавок,однако находятся в пределах, установленных ТУ 38.001244081.3. Выполнено исследование влияния добавки ПИБ на распыливание керосинацентробежными форсунками с геометрическими характеристиками А=0,9; 1,27; 1,37 идиаметрами выходных сопел 0,5; 0,7; 1,5 мм.

соответственно. Установлено, чтокоэффициент расхода центробежной форсунки увеличивается для горючего с ПИБ, распылухудшается, уменьшается угол факела распыливания. Для форсунки с диаметром сопла 0,5мм. повышение концентрации полимера в керосине приводит к возрастанию перепададавления на форсунке.4. Установлено, что для газогенераторного режима работы ЖРД МТ (α ≈ 0,2)добавка полимера ПИБ в количестве 0,05% по массе не влияет на полноту сгораниятоплива. Применительно к завесному охлаждению введение ПИБ приводит к снижениюсуммарных тепловых потоков в стенку камеры сгорания.5. Получено самовоспламенение топливной пары ВПВ+керосин с пирофорнымидобавками триэтилалюминия и триэтилбора. Выявлен нижний предел концентрацииэнергетической добавки к керосину (≈15%), при котором происходит надежноевоспламенения в атмосферных условиях. По результатам термодинамических расчетовустановлено, что влияние добавки-катализатора на удельный импульс незначительно, а всоставе продуктов сгорания практически отсутствуют токсичные вещества.21Публикации по теме диссертации:1.

Коломенцев, А.И. Определение перепада давления на форсунке керосина сразличнойконцентрациейдобавкиполиизобутиленасиспользованиемметодарегрессионного анализа [Текст] / А.И.Коломенцев, А.Н.Хохлов, В.П.Ташев // Двигатель,выпуск № 6(84) 2012. - С. 28-29.2. Ташев, В.П. Повышение энергетической эффективности ЖРД при использованииполимерной присадки к компонентам топлива [Текст] // 10-я Международная конференция«Авиация и космонавтика - 2011»: Сборник тезисов докладов. 8 - 10 ноября 2011. Москва. СПб.: Мастерская печати, 2011. - С.182-183.3. Заранкевич И.А. Экспериментальная отработка ЖРД МТ 500 Н на компонентахВПВ и керосин [Текст] / И.А.Заранкевич, В.П.Ташев, А.Н.Хохлов // Всероссийскаямолодежная научно-техническая конференция «КОСМОС 2012»: Сборник трудов, том 3.

5 7 сентября 2012. Самара. - СГАУ, 2012. - С. 52-54.4. Ташев, В.П. Исследование нового вида горючего для ЖРД на основе керосина сдобавками пирофорных веществ [Текст] / В.П.Ташев, И.А.Заранкевич // Международнаямолодежная научная конференция «XII Королёвские чтения»: Сборник трудов, том 1. 1 - 3октября 2013. Самара. - СГАУ, 2013. - С. 82.5. Чудина, Ю.С. Экспериментальное исследование характеристик ЖРД тягой 500 Нна топливе ВПВ - керосин [Текст] / Ю.С.Чудина(Коватева), И.Н.Боровик, А.А.Козлов,Д.Ю.Богачёва, А.Г.Воробьев, И.А.Заранкевич, В.П.Ташев, И.С.Казеннов // Вестник МГТУим.Н.Э.Баумана. Серия «Машиностроение» 2014.

- С. 83-98.22.