Волков Е.Б., Мазинг Г.Ю., Шишкин Ю.Н. - Ракетные двигатели на комбинированном топливе (1048762), страница 17
Текст из файла (страница 17)
Апалоп!чио этому для ПММ согласно даппым Р. Чсйкеиа Е=146 10' ИДТИ)х!оль при низких скоростях разложения и Е=-46 !Ое кДж!моль — -при высоких. Зы! зиачсиия приближаются соотвстствспио к зиачсипо Е. пзмсрсипому С. Мадорским (см. работу [16)) язотсрмпии скип методом, и к скрьпой теплоте испарсиия моиомсра. В связи с этим было высказано предположение о том, по при вь!соких скоростях разлолкспия опрсдсляюшвм звеном является испарение моиомсра с повсрхпостп, в то время как при низких скоростях Всс Опрсдсляст рсак101я Ооразовапия мопомера. диффуплпрующсго затем сквозь массу пс!тих!сра к иоверхиос-! и. Основной энергетической характеристикой проиессй газификации является суммарная теплота газификапии, т.
с. количество тепла, затраченного на прогрев и разложение 1 кг вещества: Оз-=Г1, — г„!т, — т,, где (4; — собственно теплота химических превращений, протекающих па поверхности материала. При используемых в настоянное время калорнметричсских методах прп эксперименте определяется величина Я ., из которой лишь приближенно ногино выделить величину О„Ввиду различия температурных условий эксперимента и методик его проведения, получаемые характерисппсн существенно разнятся. Так, например.
для ПММ в работе !21! для расчета скорости газификации принимается Г! = !300 кДжГкг, а в работе [34! полу чсяг (ее = 1590 кДж/кг. Эффективную теплоту газификации можно рассматривать как разность эптальпий полимера при началыюй температуре заряда и паров мономера (основного продукта газификации) при температуре поверхности. Такой подход открывает возможность расчетного определения Яг.
Поскольку Яг является функцией состояния и пе зависит от пути преобразования системы из начального состояния в конечное, для расчета можно принять любую последовательность химических превращений, выбрав ее такой, чтобы опа включала достоверные характеристики.
Г!оскольку хорошо известны термодинамические свойства мономеров прп высоких температурах, в болыпинстве случаев для расчетов представляется целесообразной следующая условная схема процесса. Полимер разлагается до мономсрного жидкого состояния при начальной температуре Т„со скрытой теплотой дсполимеризации Яан,. Затем мопомер прн этой же температуре попирается с поглощением скрытой теплоты испаршшя ф„„. Далее пары мопомера нагреваются от начальной темперап ры г„до температуры поверхности Т,, При такой схеме эффективная теплота газификации рассчии ~настоя так; Оа Гид ОисГнт ' ~г ' Г.!в где У„,, -энтальпия паров мономсра прн температуре поверхности; Ги ч —.
эптальпия паров мономера прп начальной тсмпс1эятуре заряда. 3. 4. 2. Твердые окислители Химические соединении, которые могут быть использованы в качестве твердых окислителей в КРД. рассматрнвалнсь в разд 1. 3. Большинство из инх используется в качестве оквс;пыслсй твердых ракетных топлив. Кинетики химического раз- ложепия этих вешеств в пастоящее время достаточпо хорошо изучена. Что касается твердых окислителей, которые по условиям химичсской пгсовмвст»мости пв получилп примвиспия в РДТТ, то, к сожалепикк ввиду отсутхпния литературных даппых, рассмотреть их киистическис характеристики здесь пе прсдставляется возможпым. Основные теп;шфизичсскпс характеристики некоторых твердых окислителей, использусмых в твердых ракстных топливах, 01тсдстг1вл<иы в таот. 3.
5, заимствоваииой из работы 125~. гадюка 3. д г 1 кдгк Вт кт г кги яК ) гт, ~ дкг Пж кг 1050 ( 46 1 ~10 000 В10 ( 120 З 050 0 кг чт Окв лнтель Перхлорлт зкяоши ~ 1950 Нктр;п аяманнк 1 1720 ос101 С011 ш 0,117 1 12.72 И С20 ! ~ 1,09 ( По сравнешпо с углеводородными горючимп, твердые окпглтгтелп характеризукпся более высокой теплопроводпостью, Скорость разложсиия твсрдых окислителей в широком диапазоне температур, согласно многочисленным эксперихгеюальным исследованиям, следует закову Аррениуса. Опытпыс значе. иня предэкспопснциальных мпожителей и энергии активации приведены в табл. 3.5. В отличие от полимеров, разложеш1е твердых окислителей сопровождается выдслением тепла. Считают, что наиболее всроятиыми рсакппямп разложеппя иитрата аммоши являются: ХН,У1Ол — т-2НтО, ХтО+ 75,5 кДж1молги 2ХНтХОт-~.1Н О- Ха+2МО+586 кДжгмоль.
Получепиое из эксперимеггта значение О,, приведеиное в табл. 3.5, представляст собой среднее из тепловых эффектгтв обоих реакций. Типичное значение температургя поверхпости газификации иитрата аммопия составляет б00 К. Процесс газификации перхлората аммшшя оказывается более сложным. Основными его стадиями считают: 1) эидотермический процесс разложения с образованием ХНт п НС104', 2) экэотсрмические реакции в твердой фазе, связаипые с измепениями кристаллической структуры при высоких тсмш.ра- 71 рах; 3) экзотермпческие реакции вази)!5)дейст!)ия продуктов гази- фПКЗЦИИ С Т13СРЛЫМ ИРОЛУКТО3!.
В цслОм процесс гази!))Пкзции псрхс!Оратз аммония я135!котся экзотермическим. Зпачеппс температуры позер)п)ости прп условиях з РХГТ составляет — 1100 К. 3. 4. 3. Металлизированные горючие Условия оргаппзации гореппя металлов, вк:почиоише в первую очерель их нагрев ло тсмиературь! плавления и воспламенения, з такжс подачу 1дпспергироваиие) металлических частиц в газовую фазу, в зону реакции, обусловливз)от иеобхолимость ввода в состав тверлого компопепта гззифииируюШихся иигрециспто)3. Тзкогыми обьшио явля)отея углеводоролпос горючсс —— связка и м)шерзльиый окислитель. В отличие от твердых ракетпых топлив, г:!е эти составл)иошпе явл)потея основнымп, в металлизировзииом горючем ГРД оии играют вспомогательную роль. При оцепке необходимого содержаиия газифицирующихся ипгрсдиентов в мегаллизировашиж! ж)ркшем обычно похолят из предположения, что иачалыюй стадией процесса гореш)я является разложение окислителя и связки и пх взаимолсйсгвис при нейтралы)ой позиции металла, играк)шсго на этой сталин роль аккумулятора тепла (теплового стока).
Температура нагрева, обусловлсиная реакциями взаимолеиствия газифицирующихся составляющих, обозначаемая обы шо символом Т", используется в качестве оцеиочпого критерия гореии)1 лзниой тОплиВЯОЙ композиции. Температуру Т"', получаемую в результате неравиовесного термохимического расчета системы, пе следует отожцествлять с темперагуроп поверхности мста,тшкшрова)шого горючего. По мпеипю ряда исследователей 1сз!. работу [17)) в топливах такого типа вслелствие высокой коицептрзци!1 ме!алла проявляется тсплеиция к образовани!о на поверхности заряда сплошной пленки расплавлеипо!о металла. Как показывают исслеловаиия горепия некоторых твердых ракетных топлив, даже при массовом содер)кзипи алка!ииия до 203)) слой расплавлениого металла почти полпостыо покрывает поверхность горепия.
Эт'о представляется тем более вероятиым для композиций с более высоким содержанием металла. При яспольювзиии в качестве твердого компоиеита п)дрицов металлов излобиость во ввозе вспомогательпых газифпцпруюшихся ппгрелпе!Пов отиздаст. В результате термического разложеппя и!Призов металлов выделяется водород, обеспечивающий диспсргпровзиие металла. Тзк, например, термическое разложение литпйалюмоп!Пряла про!екает без илзвлсиия шходпого вешествз в пптервале !емпсратур 125-;"! 33' С. Реакция имеет лве стзлии: 1) 1 ):с!Нг-»1.)<й1Нз+1'1!'! 2) 1.И)Нз — 1 !Н - Д1, 0,5Н„ Вторая из пих является палее медлспиои. Поскалысу массовое галери!апис алк>мипия в расом;ириваемом случае составл!щт 67,5"';„выделяясь в резус!агате второй реакции, он образует на иовсрхис!сзп заряда силищи)ю жидкую пленку.
Плевка ал!омииия периодически еду вас тая аоразу!ощимся при рас!лажеиии водородом. Перно:сическая подача ал!омииия -. асищшого горючего ипгредисита -- в зону горения предположительно является ирп шиой иизкочастс!тиых иерподичесю!х колебаний давлеиия, !!аалюдавшпхся в ГРД на таис!папой паре 1.!»с)Е!!+Н О: (сз!. работу (26)). Колсбаиия ири частоте 9 Гц имели амплитуду +)4-;— --7";, по отношению к среднему давлешпо в камере.
Таким образом, для металлизированных горккчих в бальшипстве случаев поверхность заряда при горепии представляег собой расплав металла, температура которага в адиом случае оказывается близкой к 7 "'. а в друго»! (для гидрпдав металлов) —— определяется тепловым эффектом реакций разложения. 3. а, зАВисимасть скОРОсти ГАзиФикАции тВСРдОГО КОМПОНГ!НТА ОТ РАЗЛИЧНЫХ ФАКТОРОВ 11з ли !юра ! уриых истачииков взвеси!о !шмита экспсримси.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
