Главная » Просмотр файлов » Химмотология ракетных и реактивных топлив

Химмотология ракетных и реактивных топлив (1043407), страница 16

Файл №1043407 Химмотология ракетных и реактивных топлив (Химмотология ракетных и реактивных топлив) 16 страницаХиммотология ракетных и реактивных топлив (1043407) страница 162017-12-27СтудИзба
Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 16)

Рис. 4.13. Зависимость теплоемкости с и кинематической вязкости v амин­ного горючего от температуры.

от кривой выкипания углеводородных горючих типа керосина, фракции которых по мере повышения температуры выкипают

равномерно.

Триэтиламин представляет собой прозрачную слегка жел­товатую жидкость, ксилидин — прозрачная жидкость от жел­того до светло-коричневого цвета (10).

Эксплуатационные свойства. Важнейшими эксплуатацион­ными свойствами аминного горючего являются его энергетиче­ские характеристики (см. табл. 2.2 в главе 2) и воспламеняе­мость.

Из аминных соединений самыми исследованными являются

алифатические и ароматические амины. Среди алифатических аминов с одним и тем же числом атомов углерода максималь­ной воспламеняемостью в контакте с 98%-и азотной кисло­той обладают третичные амины, затем следуют вторичные и хуже всего воспламеняются первичные амины [4]. Поэтому в качестве компонентов аминного горючего выбран триэтиламин:

в паре с 98%-и азотной кислотой он обладает и наименьшим периодом задержки воспламенения—0,021 с.

С указанной кислотой не воспламеняются вторичные сим­метричные амины с числом атомов углерода шесть и более. При использовании смеси азотной кислоты с оксидами азота амины этой группы воспламеняются, если число атомов в ра­дикале не превышает десяти [4]. По периоду задержки вос­пламенения ароматические моноамины располагаются в ряд:

первичные—-вторичные—-третичные [14]. Среди первичных ароматических моноаминов минимальным периодом задержки воспламенения с азотной кислотой характеризуются анилин и ксилидины. Эти соединения и получили широкое распростране­ние в качестве ракетных горючих или их компонентов.

Значительное влияние на воспламеняемость аминного го­рючего оказывает температура. Период задержки воспламене­ния также зависит от состава аминного горючего и мольного соотношения горючего и окислителя. Как видно из рис. 4.14» минимальный период задержки воспламенения—около 0,02 с— для аминного горючего в паре с 99%-и азотной кислотой имеет смесь, содержащая 50—80% триэтиламина и 50—20% изомер­ных ксилидинов. С увеличением содержания компонентов выше указанных пределов период задержки воспламенения возра­стает. Обращает на себя внимание тот факт, что для смесей аминов оптимального состава период задержки воспламенения ниже, чем периоды задержки воспламенения составляющих их компонентов.

Большое влияние на воспламеняемость горючих оказывает давление. С его увеличением период задержки воспламенения сокращается.

Воспламеняемость горючего на основе триэтиламина и кси-лидина можно значительно повысить введением в горючее сульфокислотных солей железа. Например, добавка 80 г дибу-тилнафталинсульфоната железа на 1 л горючего в паре с 98,8% азотной кислотой снижает почти вдвое период задержки воспламенения (рис. 4.15).

4.4. СОСТАВ И СВОЙСТВА ГИДРАЗИННЫХ ГОРЮЧИХ

Высокая реакционная способность гидразина при взаимодей­ствии с окислителями, относительно высокая плотность— 1020 кг/м3, малая молекулярная масса продуктов сгорания и практически неограниченная сырьевая база выгодно отличают гидразин среди других соединений, используемых в качестве горючего для жидкостных ракетных двигателей. Еще в конце второй мировой войны гидразин в паре с пероксидом водорода

был применен в двигателе-ускорителе, установленном на не­мецком истребителе-перехватчике Ме-163 [4].

Существенными недостатками гидразина, ограничивающими его широкое применение, являются высокая температура за­мерзания (2°С), относительно низкая термическая стабиль­ность и высокая токсичность.

Лучшими низкотемпературными свойствами обладают алкилпроизводные гидразина. В качестве ракетного горючего широкое распространение получил несим-диметилгидразин (НДМГ). На этом горючем работал жидкостный ракетный двигатель РД-119 второй ступени отечественной космической ракеты «Космос» [78]. За рубежом в качестве горючего для ЖРД космических кораблей используют ракетное горючее Аэрозин-50, представляющее собой смесь 50% гидразина и 50% НДМГ. В США в широких масштабах применяют моно-метилгидразин (ММГ). несим-диметилгидразин (СДМГ) усту­пает по своим физико-химическим и эксплуатационным свой­ствам НДМГ и широкого распространения в ракетной технике

не получил. Алкилгидразинные горючие иногда добавляют в углеводородные горючие (М-3) для улучшения процессов вос­пламенения и сгорания.

Физико-химические свойства. Основные физико-химические свойства гидразинных ракетных горючих приведены в табл. 4.8 [1, 4]. Гидразин представляет собой бесцветную, дымящую на воздухе жидкость, сильно гигроскопичную и хорошо раство­ряющуюся в воде, спиртах, аминах и других полярных раство­рителях; в неполярных растворителях он не растворяется. Теп­лота сгорания гидразина с кислородом—8120 кДж/кг, фто­ром — 10 170 кДж/кг; для сгорания гидразина, протекающего с большим газовыделением, требуется сравнительно немного окислителя. Гидразин имеет относительно невысокую темпера­туру горения, в результате чего потери тепла на диссоциацию продуктов его сгорания невелики. Высокая температура кри­сталлизации гидразина затрудняет применение его в зимнее время, и поэтому его используют в ракетной технике в смеси с низкозамерзающими горючими. Температуру кристаллизации гидразина можно понизить с помощью депрессантов, таких, как вода, аммиак, литийборгидрид, цианогидрид, гидразиннит-рат и тиоцианат аммония. При замерзании объем гидразина уменьшается, т. е. опасности разрыва тары не возникает [4].

Монометилгидразин—бесцветная жидкость с запахом, ха­рактерным для органических аминов с короткой акильной цепью. Он не чувствителен к удару и трению, обладает слабо выраженными щелочными свойствами и является очень силь­ным восстановителем, самовоспламеняется в контакте с силь­ными окислителями (фтором, трифторидом хлора, четырех­окисью азота, пероксидом водорода и дымящей азотной кис­лотой). Монометилгидразин способен смешиваться в любых соотношениях с водой, гидразином, низкомолекулярными одно­атомными спиртами и углеводородами [79]'. По эксплуатацион­ным свойствам он занимает промежуточное положение между гидразином и несим-диметилгидразином. Смесь 50% мономе-тилгидразина и 50% гидразина имеет несколько лучшие энер­гетические характеристики, чем ракетное горючее Аэрозин-50

[79].

несим-Диметилгидразин (НДМГ) — бесцветная прозрачная жидкость с резким неприятным запахом, характерным для

органических аминов. Он хоро шо смешивается с водой, нефте продуктами, спиртами и многи­ми органическими растворителя­ми. НДМГ отличается хорошими низкотемпературными свойства ми.

Рис. 4.16. Зависимость кинематической вязкости НДМГ (1) и гидразина (2) от температуры

Рис. 4.17. Зависимость температуры кри^ сталлизации гидразинных ракетных горю­чих от содержания в них воды:

/—гидразин, 2 — несим-диметилгидразин, 3— моночетилгидразин

При понижении температуры плотность гидразинных горючих по­вышается в прямолинейной зависи­мости (см. рис 4.12). С увеличе­нием числа метильных радикалов плотность метилгидразинов снижа­ется. Гидразинные горючие имеют низкие значения кинематической вязкости—в пределах 0,7—1,0 мм2 в 1 с npи 20 °С. Зависимость изме­нения вязкости гидразинов от тем­пературы показана на рис. 4.16 Г801.

Из гидразинных горючих наиболее высокие температуры кристаллизации имеют гидразин и сим-диметилгидразин. Это затрудняет их использование в двигателях в чистом виде. Мо­нометилгидразин и несим-диметилгидразин имеют температуры начала кристаллизации ниже —50 °С. Большое влияние на тем­пературу кристаллизации гидразинных горючих оказывает со­держание в них воды. Как видно из рис. 4.17, добавка в гидра­зин 35—80% (мол.) воды снижает температуру кристаллиза­ции смеси до —50°С и ниже [4]. При введении до 10% (мол.) воды в Монометилгидразин температура кристаллизации сни­жается до —70 °С. Увеличение содержания воды в НДМГ сни­жает температуру его кристаллизации только при ее содержа­нии до 4% (мол.).

Зависимость давления насыщенных паров гидразинных го­рючих от температуры приведена на рис. 4.18 [80].

Эксплуатационные свойства. Энергетические характеристики гидразинных горючих приведены ~ в гл. 2 (см. табл. 2.2). Для оценки свойств гидразинных горючих большое значение имеют их воспламеняемость в двигателе, термостабильность и окисляемость, воздействие на конструкционные и уплотнитель-ные материалы.

При производстве гидразинных горючих в их состав попа­дают в небольших количествах примеси, в основном вода, аминные и алкилгидразиновые соединения. Так, при получении месил-диметилгидразина в нем присутствуют как технологиче­ские примеси вода, диметиламин и метилендиметилгидразин. Эти же соединения могут образовываться и накапливаться в НДМГ при окислении его кислородом воздуха. В результате окисления в незначительных количествах получается также диазометан, аммиак и полиметилены. Добавка в НДМГ до 1,5% диметиламина и до 3% метилендиметилгидразина,не ока-

Рис. 4.18. Зависимость давления насы­щенных паров НДМГ (/), гидразина (2) и гидразингидрата (3) от темпе­ратуры

зывает заметного влияния на эксплуатационные свойства го рючего [81].

С окислителями на основе азотной кислоты и четырехокиси азота гидразинные горючие лег ко воспламеняются. Наименьший

период задержки воспламенения с азотнокислотными окислите­лями имеет несим-диметилгидразин, который обеспечивает лег­кий запуск и стабильную работу ЖРД в широком диапазоне изменения условий—температуры и давления. Период задерж­ки его воспламенения с азотной кислотой в этих условиях изме­няется от 0,01 до 0,03, что соответствует требованиям к пуско­вому топливу. НДМГ в паре с жидким кислородом воспламеня­ется] только от постороннего источника зажигания. Большое влияние на период задержки воспламенения оказывает содер­жание в горючем воды. Как видно из рис. 4.19, с повышением содержания воды до 5% период задержки' воспламенения НДМГ с красной дымящей азотной кислотой при давлении 0,1 МПа и температуре —40 °С возрастает с 0,0047 до 0,0075 с [4]. Период задержки воспламенения НДМГ увеличивается при добавке в него углеводородного горючего, а также с пониже нием температуры горючего (рис. 4.20).

Малый период задержки воспламенения в паре с красной дымящей азотной кислотой (0,0003 с) характерен для гидра зина. По мере снижения концентрации азотной кислоты период задержки воспламенения гидразина увеличивается. Вследствие особой легкости воспламенения гидразинные горючие исполь зуют в качестве пускового или основного горючего в ЖРД.

Рис. 4 19. Зависимость периода задержки воспламенения НДМГ в паре с азотной кислотой от содержания в горючем воды

Рис. 4.20. Зависимость периода задержки воспламенения НДМГ от содер­жания в нем углеводородного горючего при различных температурах

Однако при полетах в космических условиях пришлось столкнуться с явлениями значительной пульсации горения, а иногда и с мощными взрывами в двигателях, которые работа­ли на гидразинном горючем в паре с N204. В лабораторных условиях при низких температурах и давлениях был исследо­ван процесс воспламенения монометилгидразина, несим-диметилгидразина и аэрозина-50 при использовании в качестве окислителя четырехокиси азота [4]. В результате было уста­новлено, что в условиях охлаждения и снижения давления паров окислителя ниже 14,6 кПа время реакции между горю­чим и окислителем увеличивается до 5—30 мин вместо 0,003 с при комнатной температуре и нормальном давлении. В таких условиях на стенках камер конденсируются коррозионно-агрес-сивные и взрывоопасные желтые вязкие осадки. Как видно из табл. 4.9, чем ниже давление паров окислителя и меньше моль-ное отношение окислителя к горючему, тем интенсивнее обра­зуются осадки. Изучение состава осадков с помощью ИК- и масс-спектрометрии показало, что они состоят из смеси нитра­тов гидразина HN4NO3, NH2NО2, H2О и СО2 [4].

Характеристики

Тип файла
Документ
Размер
5,53 Mb
Тип материала
Высшее учебное заведение

Список файлов книги

Свежие статьи
Популярно сейчас
Зачем заказывать выполнение своего задания, если оно уже было выполнено много много раз? Его можно просто купить или даже скачать бесплатно на СтудИзбе. Найдите нужный учебный материал у нас!
Ответы на популярные вопросы
Да! Наши авторы собирают и выкладывают те работы, которые сдаются в Вашем учебном заведении ежегодно и уже проверены преподавателями.
Да! У нас любой человек может выложить любую учебную работу и зарабатывать на её продажах! Но каждый учебный материал публикуется только после тщательной проверки администрацией.
Вернём деньги! А если быть более точными, то автору даётся немного времени на исправление, а если не исправит или выйдет время, то вернём деньги в полном объёме!
Да! На равне с готовыми студенческими работами у нас продаются услуги. Цены на услуги видны сразу, то есть Вам нужно только указать параметры и сразу можно оплачивать.
Отзывы студентов
Ставлю 10/10
Все нравится, очень удобный сайт, помогает в учебе. Кроме этого, можно заработать самому, выставляя готовые учебные материалы на продажу здесь. Рейтинги и отзывы на преподавателей очень помогают сориентироваться в начале нового семестра. Спасибо за такую функцию. Ставлю максимальную оценку.
Лучшая платформа для успешной сдачи сессии
Познакомился со СтудИзбой благодаря своему другу, очень нравится интерфейс, количество доступных файлов, цена, в общем, все прекрасно. Даже сам продаю какие-то свои работы.
Студизба ван лав ❤
Очень офигенный сайт для студентов. Много полезных учебных материалов. Пользуюсь студизбой с октября 2021 года. Серьёзных нареканий нет. Хотелось бы, что бы ввели подписочную модель и сделали материалы дешевле 300 рублей в рамках подписки бесплатными.
Отличный сайт
Лично меня всё устраивает - и покупка, и продажа; и цены, и возможность предпросмотра куска файла, и обилие бесплатных файлов (в подборках по авторам, читай, ВУЗам и факультетам). Есть определённые баги, но всё решаемо, да и администраторы реагируют в течение суток.
Маленький отзыв о большом помощнике!
Студизба спасает в те моменты, когда сроки горят, а работ накопилось достаточно. Довольно удобный сайт с простой навигацией и огромным количеством материалов.
Студ. Изба как крупнейший сборник работ для студентов
Тут дофига бывает всего полезного. Печально, что бывают предметы по которым даже одного бесплатного решения нет, но это скорее вопрос к студентам. В остальном всё здорово.
Спасательный островок
Если уже не успеваешь разобраться или застрял на каком-то задание поможет тебе быстро и недорого решить твою проблему.
Всё и так отлично
Всё очень удобно. Особенно круто, что есть система бонусов и можно выводить остатки денег. Очень много качественных бесплатных файлов.
Отзыв о системе "Студизба"
Отличная платформа для распространения работ, востребованных студентами. Хорошо налаженная и качественная работа сайта, огромная база заданий и аудитория.
Отличный помощник
Отличный сайт с кучей полезных файлов, позволяющий найти много методичек / учебников / отзывов о вузах и преподователях.
Отлично помогает студентам в любой момент для решения трудных и незамедлительных задач
Хотелось бы больше конкретной информации о преподавателях. А так в принципе хороший сайт, всегда им пользуюсь и ни разу не было желания прекратить. Хороший сайт для помощи студентам, удобный и приятный интерфейс. Из недостатков можно выделить только отсутствия небольшого количества файлов.
Спасибо за шикарный сайт
Великолепный сайт на котором студент за не большие деньги может найти помощь с дз, проектами курсовыми, лабораторными, а также узнать отзывы на преподавателей и бесплатно скачать пособия.
Популярные преподаватели
Добавляйте материалы
и зарабатывайте!
Продажи идут автоматически
6488
Авторов
на СтудИзбе
303
Средний доход
с одного платного файла
Обучение Подробнее