Волков Е.Б., Мазинг Г.Ю., Шишкин Ю.Н. - Ракетные двигатели на комбинированном топливе (1048762), страница 18
Текст из файла (страница 18)
гальных даш!ых па скорости газификации твердых компонентов гибридного ракетпого топлива (ГРТ), палучеипых различпыми исследователями. В ряде случаев эксперимсить! преследовали ограниченную цель; получить закон газификации для определенной топливной пары в узком диапазоне условий работы, представляюисем практический интерес для дпипои двпгательпой установки. Оливка известны также исследовапия процесса газификации. проведеипыс в широком плане, с целью выявлепия различиых факторов, влишощих па скорость газификации, при изменении рабочих условий в болыиом диапазоне. Г. Максмеп, К.
Вулдридж и Ф. Маззи (см. работу (21!) для проверки ирсдложспной ими модели гореиия в турбулсптиам пограничном слое провели эксперименты ио определешпо параметров горения п!брпдиой системы кьислород- полиметилметакрилат (ПММ)». Газообразный кислород подавался в камеру сгорапия из баллапов высокого давлепия чс'рез регулирующий клапан и расходомср. В рабочей части камеры сгорашгя за хоиейкомбом п диффузором обеспечивался газовый поток с ппзкой степенью турбулситиостп.
В устаповкс исп!!з!и!аг!ись плоские образцы из ПММ. укреилеииыс иа подставке иад пограничпыюи слоем. образлощпмся иа иижисй стоике трубы. Прерываш!с процесса газификации обеспечивалось прекращением подачи кислорода, с последующей продувкой веси системы азотом. .!л)1 исслсдованин процсссов )орсини, иротскзн(ицих в газОЯОй фазс. был использован шлиреп-метод фотографировании. Средия)1 скорость газификации Пй)М рассчнтывалг)сь ио пот(рс массы. опрсделясмой взвшииианисм сборки пластины из ПММ сдержятелсм до и посл(' экспсримснта. Опьпы проводились при атмосферном дявлспии в каморе сгораиия.
При эксперимситах в основном исследовалось влияние одного параметра — удсльного массового рас(ог!а о==Ос. Сории экспсримситов была пр )- всдсна при разбавлсиии кислорода азотом на 80!(„. 3)ими ж( исслс:!Овятстямп Оыло прОП(дш)О Опрсдслснис средних скоростсй газификации Г!йГМ па одпокапальпых цилии)ц)ич(ских зарядах. Скорос)и 11)зификацип Оп)шдслнлись по разности мисс образца до и после эксперимента, средний плоиш>01 виугрс!шей поверхпости цилнпдра и врсмсни горения. Все экспсримситы проводились ири атмосферном давлсиии. Прп исследовапиях вярьировалис>н время горения, отиошсиис длипы образца Е к диамс)ру каияля () п абсоз)отиые размеры образца при фиксированном о)Ношении длины образца к диаметру КЯИЗ;1Я. Результаты экспсримептов предо!явлены па графике.
прпвсдсииом иа рис, 3.6, Результаты экспсрпмситов подтвсржда)от заяисимосп скорости !азификации от удельиого массового расхода в стспсии 0,8, Скорость газификации игсколько уменьшается с рос)ом отношения 1.)с), что соответствует се зависим(>сти от числа Ке, ряссчптяпшно по дтиис зяр51да, в с)снснн — 0,2. НЯНОТО))я51 зависимос1ь срсднсй (коростн газификацип Ог времсии горов(и п абсол)оп)ых рязмсров образца объ)!Сиястся иесовсршснстаом эксисрим(и)та.
При малых врсмсиях в больш(й мере сказывается исриод прогрсва материала )время выхода ия ражим), 'по приводит к сииж(>ник) и,),. Заряд с мсиыиим на. чяльны)1 днямстром канала хяряктсризустс51 Обльшим процснт. ным измсн(ни('м и;)оишди канала, ч)О приводи!' к сппжсник) и, опрсделясмому по средним параметрам, для образцов с меньшим диаметром. Псслсдопаипсм спс1смы ((кнслорол- плсксиглясэ зяппмялись )акжс Т.
Хасзср п .М. Пек )см. ряб(>пу [38!). Пми па цилиндрпчсских зарндях ПММ были оирсдслсиы скоросп! газификации материала па ра'!личных удалениях от начального ссчения и рязличиыс х)омснгы времени. В отличие от ирсдыдущих псслсдоваипй, Т. Хаузср и М Пск ири оиредслеипи скорости газификации пошли по пути дифферсицировапия эксперпмсптальиой завпсимос)и дпаметря капала от нремсип.
получсипой прп измепснип врс)1(пн прсрывани)1 проц(сся. Зависимость радиуса капала от врсмсии прсдстявлялась П ВПДС ПОЛИИОМЯ: >) ) п)о,з.~ С)кз где А, В, С -- каистаить), а мгиавсииыс зиачеипя скорости !.азисри)сзцпи Определялись кзк О,ВВ, 0,3С гь,) го.г Кроме тога, ими были выпалпю)ы измерю)ия темп»рею тры поверулн)сти газификации, позволяю!лис устаиавить связь скорости Газпсрикзции с кпиетикой пиролиза ПМ.')1, Полученные даицые прслставлеиы в табл.,3.4.,г). Смут и С. Прайс )см.
работу )001) провели исслелаваиця зависимости и, см/с йе)5 г ! )"''т) ) ),, )азсйГ), Е,Е25 -- — '- - - !. - '-' +Р) — '""- — '."' Га — ' Е,Е?СС-- Е,Е)5 - омам! — — «- — +; --Г=-«+«+ — -- — — — - « — -! — — — --- --)-++ 1,;-- - - —— 2,! 2,Я К25,6 г '» 2! 2д «„я!си« с! е.еге йЕЕ55, Рис. 3. )О Влияние с) ммарпого «лсльиого массового раскола и сос)ава окислителя на скоросп гаапфнкавин буги,)кг)у!ума прп использовании в каче«тв» оыклителя смеси иа фтора и кислоро. ла.
)')5омннальпое лавление равно 4,)д )Оя !!а) скорости газификации иемсталлязироваииых твердых !«с)агп)п)ептов гибридных топлив от состава горючего, состава и раскола окислителя, з также от давления в камере сгорания. Давление в камере сгорания менялось от 1,3? 10Я ло 12 1Оа Па. Измеряемый раскол газообрззяаго окислителя, !подаваемого из баллонов высокого давления, мепялси от 0,98 ггсса)в с) до 11,9 г,'1са)я ° с), Образцы твердого горючего имели впд пластин, Скорость газификации апредслялзсь по времеви гарсппя и дапиым обмеров образцов микрамстрсгч до и после эксперимента. Скорости горения определялись для пяти сечений оорззца и осредпялись по его длине. Суммирцыс расходы осредиялпсь по длине образца и времени.
В качестве твердого горючего испытывались б) тплкзучук. ПБАК )сополимер полибутздисиз и акриловой кислоты) и полпурстзп. Ьь)ло паказаиа, чта при олпом и там жс составе окислителя скорости газификации всех горючих практически одинаковы. В кат!Сстве Окислите:151 использОВалзсь с71ссь фтора с кис.70- родом. Экспсрпз1гпты, проасдсппые с горючим одного состава !!00оггг бутилкауч)ка) при различном составе окисс!Птеля, показали, чм! умеиыпепие содержания фтора в окислптсле приводит К ИотПИ ЗКСПОИСИЦПЗ.7ЬИОЫ' У МСПЬИ!С',ПШО СКОРОСГИ ГЗЗИ5)П1КЗ- ппп )р! с. 3. )О). гззь' 5,! й 5 1 ! Хе! ~т,а»ч 55 5,5! Ьзб ',З.
гдгз55- ! 5О б, -Дсы' с) Рнс. 3. ! !. Влияние суммарного удельного массо. ного расхода и данлення на скорость газификации образион из бутилкзучтка ири нсизльзоваяпи в качестве окпслителя 1ойыа фтора. !Возле каждой зксиериыситзг!ыюй точки указано давос!як в Па !О-е); .
— зыиые етенчоаьгх нспытанна лаагатела прн наале. ннн а камере оторвана. равном оа !Ое Па Прп ли!бом составе окислителя в области малых его расходов измсисипе скорости газификации прп измепсиии удсльиого массового расхода следует зависимости со степсиью 0,8, Ннп1болес важным з!Оыептоы исследоваиий Л. Смута и С. П)зайса 51вляется Оцсикз совмвстиого влияппя давления и удсльпого массового расхода иа скорость газификации (рис. 3.11 и 3.12). В области низких зиачс иий С при всех давлепиях скорость газификации изменяется ироиорциопзльпо удсльиому массовому расходу в стспспи 0,8.
При высокпк зпачсииях удел!Июгс массового расхода скорость газификации перестает от пего зависеть. Такое состояние быстрее паступает при яязкпх давлспнях в камере. При постояпиом зиачспип ь' скорость газификп- ции с увсличеппем давлепия будет увеличиваться до тех пор, пока ие будет достигнут уровсиь, соответствующий заиюимости скорости газификации сзт Г) в степени 0.8. При дальпсйшсм увсличеиии лавлсипя Ояо Ока !ывиет Очщ!ь слаООс'. Влпяиие иа изыеиеиис скорости газификации либо ис влияет па исе совсем.
в б 11!Т" йер йе" — — ) — )-+.ьеис рв вес вв. )в Уй Г Геометрическое есто точен максимальны» лноче«ий скорости горения при определяющем длиянии посиессо теп- лоодчено Одлас пь малы» она че — 1 Промемуг очное значение дадле— ния Низкое дадление расхода, ток и дадления) )-т -1-)- и =ау рр' ) ~, ! ! о,е 1 1 Рис, 3, !2. Зависимость скоростей гааификаиии тиюжиых ивметаллизи- роваииых О!аридных систем ог усавлевии и рагхола На рис, 3.1! дополиителы!о приведепы два зиачения скорости газификации, полученные при огневых стендовых испытаяиях двигателя, работающего иа горючем, представляющем соооб 100% бутл!лкауЧук, прп высоком давлсиии в камере сгорания 169 10в Па).
Л. Смугом и С. Прайсом были также проведены исслеловаипя горепия гибридных топлив с металлсолержащим горючим. В качестве горючего пспользовалпсь составы из бутилкаучука и гидрида лития с содержанием послсдпего от пуля до 90", 1см. работу (29)). Б качестве окислителя использовалась смесь фгора с кислородом. нии раскодод и определяю - ) сцего Влияния ) теплоодмена ри не оадисигп оп» дад-! пения) . —.--~-~-+'ь 4 Промексуточная / Пбпасть боль!пи» зна- 1 оЕласть ! чений раскодод и ог!ре~-~ оадисит как оп!1 деляющего Влияния от — »ими ческой,«и петьки — —, -1-1 - -1 Прп экспсрпх)е)г)ах из)чалась влияиие различпь|х факторов па скорость газификации. Было показана, что п для металлизированных горючих в целом сохраняется закопомериость, ус|аиовлеш|ая раисе лля углеродистых соедииений.
В ооласти малых расколов акисщпеля экспсрпэ|ситальпыс зиачсиия скорости газификации пе зависят от давлепия и возрастают с увеличеплеч расхода окислителя по степепиой зависимости с показателем степени 0,8. В области больших расходов окислителя скорость газификации ие зависит от расхода, ио существенно зависит от давления (рпс. 3.13). Увеличепие процептио|с содержания гилрида лития увеличивает скорость газификации и умсиьшает ес зависимость от давления (рис.
3.!4). !1з композиций с металлсодержащим горючим харашо изучена также топливная пара Н)0)+Е!))1111. В работе [26] привсдеиы результаты испытаний, проведеппых на 90и!и перекиси водорода и па литийалюмогидриле с лобавкой 5')8 полиэтилена. Заряды твердого гор|очего и виде цилиндрических шашек диаметром 70 мм и ллшю)й 508 мм изготовлялись прессоваиием. Газификация горючего пратека,та на паверхиости осевого канала. 1(спытапия проводились 'иа молельном двигателе при постояпиом расходе окислителя н давлениях от 7,9 ° !О' до 21,5 !О" Па.
Средняя скорость газификации литийалюмо|ч|лрила определялась по результатам взвешивания заряда до и после каждого испытапия. При расчете скорости горения принималось, чта поверхность заряда в процессе газификации сохраияет цил|шдричсскую форму. Получеииьш таким образом закон газификации для лаипой топливной пары имеет следуюпти!1 впд; и — --33,4 10-"р„' д„:. Прп палстаповкс и эту зависимость 7';,; В г/(см' ° с) и р„в Па скорость газификации получается в мм)с. Зависимость скорости газификации от давления для лаппой топливной пары считается ее дастоииством, поскольку это жела!сльио для обсспсчеиия возможи)сти регулироваиия силы тяги.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
