Штехер М. С. - Топлива и рабочие тела ракетных двигателей (1043408), страница 25

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 25)

Температурный диапазон жидкофазного состояния ароматических аминов в отличие от алифатических сдвинут в сторону высоких температур, так средние температуры застывания располагаются от -20 до -5° С, (253-268 К), а средние температуры кипения от +72 до +202° С (345-475 К).

Запах ароматических аминов иногда напоминает «аммиачный» запах алифатических аминов, но часто они имеют свой специфический запах.

Физико-химические константы наиболее широко используемых аминов ароматического ряда приводятся в табл. 3.20.

Период задержки воспламенения указан по лабораторным результатам Паушкина с концентрированной азотной кислотой в качестве окислителя.

Целый ряд свойств алифатических и ароматических аминов является общим для обеих групп, рассмотрим их последовательно.

Токсичность. Все амины отличаются значительной ядовитостью и в основном действуют на кровь и нервную систему человека.

По данным Сарнера, для алифатических аминов предельно допустимая концентрация принимается около 25*10^-6, а для ароматических аминов около 5*10^-6 (или 0,005 мг/л).

132

Таблица 3.20

Надо учитывать, что амины действуют избирательно, и поэтому для всех работающих с ними необходим очень строгий и постоянный врачебный контроль.

При попадании вещества на кожу внешние отрицательные явления сразу не проявляются, но возникает интоксикация, поэтому необходимо избегать контакта. Если такой контакт все же произойдет, надо срочно смыть жидкость с поверхности кожи сильной струей воды и промыть пораженное место с мылом. Попадание жидкости на одежду не желательно из-за возможного контакта промокшей одежды с кожными покровами. Токсическое действие аминов обычно проявляется через некоторый промежуток времени. При работе с аминами необходимо строго соблюдать все правила инструкции по технике безопасности, в помещениях должна быть обеспечена надежно действующая вентиляция.

Длительное пребывание в атмосфере с предельно допустимым насыщением аминами требует применения защитных мер, аналогичных мерам для работающих в атмосфере с предельным насыщением аммиака.

Пожароопасность при работе с ароматическими аминами относительно меньше, чем с другими горючими вследствие меньшей упругости паров. Однако, необходимо учитывать склонность аминов к самовоспламенению, особенно при контакте с парами азотнокислотных и фторпроизводных окислителей.

При незначительном подогреве все амины на воздухе вос-пламеняются и горят.

Коррозионная активность аминов не высока. В качестве конструкционных материалов допускаются малоуглеродистые ста-

133

ли, алюминий и его сплавы, дюраль, монель-металл, никель. Не рекомендуются медь и ее сплавы. В качестве прокладочного ма­териала рекомендуется использовать фторопласт, полиэтилен, каучук.

При использовании этих материалов коррозионная активность аминов не проявляется даже при длительном хранении в пределах от 3 до 5 лет. Одним из важнейших свойств аминов является их способность к самовоспламенению с азотной кислотой, азотным тетраксидом, их смесями, с фтором и его производными.

Со всеми перечисленными окислителями алифатические и ароматические амины и их смеси обеспечивают надежное само-воспламенение даже в условиях низких давлений и температур, достаточно малый период задержки самовоспламенения t_s и, следовательно, плавный запуск двигателя. Так, для триэтиламина _s = 0,013....0,015 с; задержка самовоспламенения с азотной кислотой составляет 0,012-0,017 с. С азотным тетраксидом пе-риод задержки воспламенения несколько возрастает - до 0,02-0,03 с. Для ароматических аминов, например ксилидина, период задержки воспламенения с азотной кислотой будет больше, чем с азотным тетраксидом. Для азотной кислоты с ксилидином _s может достигать 0.07-0,1 с, тогда как с азотным тетраксидом обычно не превышает 0,035-0,05 с. Для фтора, моноокиси фтора и других фторпроизводных период задержки самовоспламенения очень мал - порядка тысячных долей секунды, при подогреве самовоспламенение наступает практически мгновенно. Приведенные примеры указывают на явную зависимость задержки воспламенения от свойств окислителя, поэтому окислитель нужно подбирать в соответствии с конкретными условиями эксплуатации данной пары компонентов топлива.

По стоимостным показателям, вероятно, надо считать наилучшими для аминов азотнокислотные окислители, обеспечивающие дешевое топливо, наиболее пригодное для ракет ближнега действия.

В табл. 3.21 приводятся значения периода задержки воспламенения для наиболее широко используемых алифатических и ароматических аминов с концентрированной азотной кислотой в-качестве окислителя. Сравнивая эти данные, нетрудно видеть, что отдельные вещества не всегда могут обеспечить плавный запуск двигателя из-за очень больших значений периода задержки воспламенения. Если условно принять, что допустимое значение периода задержки воспламенения, обеспечивающее плавный за-пуск, не должно быть более 0,035 с, то число пригодных для использования на практике веществ резко сократится.

В то же время исследования Я. М. Паушкина и других авторов показывают, что использование смесей аминов или добавки к аминам фурфурилового спирта позволяют получить заметное уменьшение периода задержки воспламенения и, таким образом, значительно расширить перечень используемых веществ.

134

Хорошо известна смесь из 50% ксилидина и 50% триэтиламина, тонка-250, которая с азотной кислотой в качестве окислителя дает период задержки воспламенения менее 0,03 с.

Предложенные американскими учеными смеси из аромати-ческого амина - анилина и диамина - гидразина также дают весьма удовлетворительные значения периода задержки воспламенения с азотным тетраксидом в качестве окислителя.

В зависимости от содержа-ния компонентов в составе го-рючего период воспламенения изменяется так, как показано в табл. 3.21.

Как видно из таблицы, наилучшие результаты можно получить при добавке около 20% гидразина. В данном случае гидразин является весьма активным инициатором самовоспламенения. Таким же инициатором может служить и фурфуриловый спирт для ряда смесей с аминами и .азотной кислотой в качестве окислителя (табл. 3.22).

Таблица 3.22

Как видно из данных, приведенных в таблице, смеси анилина и ксилидина с фурфуриловым спиртом дают период задержки воспламенения ниже 0,03 с.

На период задержки воспламенения существенно влияет тем-пература жидкофазного компонента топлива.

Это влияние хорошо иллюстрируется данными Я. М. Паушкина для двух различных топлив (рис. 3.6). Как видно из рис. 3.6, с понижением температуры жидкости период воспламенения заметно увеличивается, это может привести к жесткому запуску или даже к взрыву двигателя при запуске. Создание смесей горючих оправдано не только условиями снижения пе-риода задержки воспламенения для получения мягкого и надеж -

135

ного запуска двигателя. Смешение горючих компонентов топлива обычно приводит к заметному улучшению основных физико-химических характеристик, важных для эксплуатации, таких, как плотность, температура застывания, температура кипения и др.

Напомним, что подобные же обстоятельства привели к созданию смесей окислителей, например, смеси из 80% азотной кислоты и 20% азотного тетраксида.

Для смесей горючих хорошим примером является тонка-250, состоящая из 50% триэтиламина и 50% ксилидина или смесь аэрозин, состоящая из 50% гидразина и 50% диметилгидразина (несимметричного). В табл. 3.23 представлены характеристики двух названных смесей и их исходных составляющих.

Период задержки воспламенения, указанный в таблице, относится к азотной кислоте как окислителю.

Таблица 3.2&

Энергетическая характеристика аминов. Используя большое число литературных источников, можно сделать, заключение, что удельный импульс топлив на основе азотной кислоты и аминов имеет величину 1960-2000 м/с. Ее можно несколько увеличить за счет повышения давления в камере и степени расширения в сопле. Но, как известно, эти конструктивные параметры не определяют энергетического уровня топлива, хотя и влияют на величину удельного импульса. Более существенное влияние оказывает подбор окислителя. Так, с аминами как горючими, используя в качестве окислителя азотный тетраксид, можно получить увеличение удельного импульса до 2350-

136

Характеристики

Список файлов книги