Сарнер С. Химия ракетных топлив (1241536), страница 79
Текст из файла (страница 79)
«Исследование ракетных двигателей на твердом топливе», под ред. Саммерфнлда, ИЛ, М., 1963, стр. !9!. 92. Захарова И.А., Маркова В. Г.,Зиновьев А. А., Журнал неоргоничгской химии, 5, 914 (1960). 11. МЕТОДЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО ИССЛЕДОВАНИЯ ТОПЛИВ Обозначения А — площадь;  — поток лучистой энергии; С вЂ” центробежная сила; с — константа; Сг — коэффициент тяги; сг — удельная теплоемкость при постоянном давлении; 0 — размер частицы по Стоксу; д — диаметр; г" — тяга; г" — сила сопротивления движению; 6 — подъемная сила; д — ускорение силы тяжести; д0 — ускорение силы тяжести на уровне моря; 1„— удельный импульс давления; Ки — отношение поверхности горения заряда твердого топлива к площади критического сечения сопла; ~ — длина; М вЂ” молекулярный вес; т — масса; т — показатель степени в зависимости К„ от давления; Р~ — удельная тяга; р — давление; й — универсальная газовая постоянная„ Й вЂ” расстояние от центра вращения; йе — число Рейнольдса; «0 — радиус частицы; гь — скорость горения; 5 — удельная поверхность; Т вЂ” температура; 1 — время; 'и' — объем; о — скорость; шл — вес топлива; ш — секундный весовой расход топлива; а — коэффициент формы (о,=! для сферической частицы); 4С6 Н.
МЕТОДЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО ИССЛЕДОВАНИЯ ТОПЛИВ у — показатель адиабаты расширения продуктов сгорания в сопле; П вЂ” коэффициент вязкости; Грг — коэффициент полноты давления (полноты сгорания); Гре, — коэффициент удельной тяги; 0 — полуугол раствора расширяющейся части сопла; й — пористость; Х вЂ” поп равочный коэффициент, учитывающий потери в сопле на неравномерность течения !Двумерность течения); р — плотность; Г — угловая скорость.
Индекс с относится к параметрам продуктов сгорания в камере сгорания, е — в выходном сечении сопла и а — к параметрам окружающей среды. 11.!. ВВЕДЕНИЕ Испытания топлив на конечной стадии их разработки — единственный надежный метод проверки теоретических характеристик. Испытания либо подтвердят справедливость расчетов и возможность применения данного топлива, либо выявят неисследованные ранее проблемы. Помимо абсолютных величин характеристик, можно определить импульсные к. и.
д., обеспечиваемые данным топливом. Если эти величннГЯ слишком малы, то теоретические данные либо не точны и должны быть пересмотрены, либо существует некоторое явление, являющееся причиной потерь. Обнаружить и устранить причины таких потерь можно только экспериментальным путем на исследовательской и доводочных стадиях разработки топлива. В результате это приведет к существенному улучшению характеристик.
! 1.2. ЛАБОРАТОРНЫЕ ИСПЫТАНИЯ Полезно располагать надежнымп лабораторными методами исследований на маломасштабных установках, результаты которых можно увязать с результатами огневых испытаний двигателей. В этом случае достигается экономия времени, материалов и средств, что позволяет увеличить количество испытаний, и предотвращается опасность выбора неправильного пути исследования. П.
МЕТОДЫ ЭКСПЕГНМЕНТАЛЬНОГО ИССЛЕДОЕАНПЯ ТОПЛИВ 4ОТ Было разработано несколько надежных лабораторных методов исследования топлив. Бомба Кроуфорда, рассмотренная в разд. 10.4, является одним из устройств, которые используются при определении скоростей горения топлива. !1.3. ИССЛЕДОВАНИЯ ВОСПЛАМЕНЕНИЯ ТОПЛИВ С ПОМОШЬЮ ЭЛЕКТРОДУГОВОЙ ОТРАЖАТЕЛЬНОИ" ПЕЧИ Электродуговая отражательная печь — универсальное и надежное устройство для исследования воспламенения топлив.
Долан [!5] описал конструкцию электродуговой печи, обеспечивающей как большие, так и промежуточные величины теплового потока, с вращающимися дисками-затворами для точного регулирования продолжительности импульса, с универсальным держателем образца для проведения исследований под давлением и с устройствами для точного фокусирования лучистой энергии. Обычно при исследовании воспламенения топлив использую~ большие потоки лучистой энергии, так как тепловые потери минимальны при больших величинах силы тока.
Большие потоки энергии получают с помощью специальных угольных катодов при соответствующей настройке выпрямителя п механизма автоматической подачи. Метод исследования воспламенения топлив заключается в проведении серии испытаний на пределе воспламенения, по результатам которых статистически определяется пороговая энергия воспламенения как энергия воспламенения 50'/, образцов. Эту величину получают, меняя от испытания к испытанию продолжительность импульса энергии. Продолжительность импульса энергии регулируется тремя вращающимися дисками, расположенными в области наименьшего сечения светового луча, как показано на фиг. 11.1. В то время как средний диск делает один оборот, высокоскоростной диск совершает 16 оборотов, а за время 16 оборотов среднего диска медленно вращающийся диск делает один оборот.
Число оборотов дисков регулируется с помощью бесступенчатой передачи. У края каждого диска просверлено отверстие диаметром 5,1 см, и когда отверстие медленно вращающегося диска занимает положение стрелок в двенадцать часов, все три отверстия совмещаются, и образец топлива, установленный в держателе, воспринимает импульс энергии. Образец диаметром 9,5 мм и толщиной 6,4 мм помешают на подставку, находящуюся в держателе, и заключают в стекчяниую трубку из стекла пирекс наружным диаметром 19 мм, пропускающую лучистую энергию. С помощью тонкого луча света, 4пз 11.
МЕТОДЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО ИССЛЕДОВАНИЯ ТОПЛИВ Ф н г. 1!.!. Схема электролуговой отражательной печи 1 — проекционное зеркало; 2 — катод «алтри»; 3 — отверстие в дисках, !— держатель образца; 5 — 4!окусирующее зеркало; 6 — верхняя часть стала, 7 — бесступенчатая передача «Грехам»;  — механизм вращения дисков-затворов; У вЂ” затвор; !Π— механизм подачи угольныт стержней; !! — выпрямитель; !у — анод. импульса энергии.
Для уменьшения отражательной способности диска его покрывают угольной сажей в восстановительном газо- вом пламени. Тепловая энергия печи определяется по формуле В = тел л!'!'Аг, (11.1) связывающей поток энергии с массой диска т, удельной тепло- емкостью ср, приращением температуры ХТ, площадью облучаемой поверхности А и продолжительностью импульса энергии д Затем можно вычислить энергию воспламенения в любом опыте, умножив известную величину потока энергии на продолжитель- исходящего из источника, помещенного вместо угольного катода, определяется положение образца, в котором он получает наибольшее количество энергии.
Лучистая энергия печи определяется с помощью медного дискового калориметра. Небольшой медный диск такого же диаметра, как и образец топлива, помещают в держатель образца. К задней стороне диска припаивают термопару из тонких проволочек, с помощью которой определяется температура диска непосредственно после поступления ность импульса.
Развертка кривой электродвижущей силы по времени на экране осциллоскопа регистрируется кинокамерой. По этой развертке можно точно определить приращение температуры диска. Печь периодически калибруется с помощью этого прибора. Испытания показали, что экспериментальные данные хорошо согласуются с действительными значениями энергии воспламенения топлива в ракетных двигателях и могут использоваться в качестве исходных данных при проектировании двигателей ГОО 77 ч а 1 2 Ф и г. 11.2.
Результаты исследования воспламенения углеводородного топ- лива с помощью злектродуговой отражательной печи. С помощью этого метода можно точно определить влияние давления, температуры, старения топлива, характеристик поверхности и изменения состава топлива на процесс воспламенения. На фиг. 11.2 представлен типичный график зависимости энергии воспламенения от времени старения топлива и температуры поверхности. Он построен по данным, полученным с помощью электродуговой отражательной печи. В этих испытаниях использовалось смесевое твердое топливо с углеводородным горючим- связующим.
' з й 2 й Н. МЕТОДЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО ИССЛЕДОВАНИЯ ТОПЛИВ 409 а д В гд 12 17 12 орсмл рглирднил, недалр 41О ~Ь МЕТОДЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО ИССЛЕДОВАНИЯ ТОПЛИВ 11.4. ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫИ" ТЕРМИЧЕСКИИ" АНАЛИЗ Дифференциальный термический анализ — это метод измерения тепловых эффектов, связанных с физическими и химическими изменениями, которые происходят при нагревании веществ или их смесей. Нагревание проводят с постоянной скоростью, Обычно 1О град/мин, когда хотят получить качественные результаты, или со скоростью 1 град/мин, когда требуются количественные результаты. Регистрируемые тепловые изменения могут быть эндотермическими (образец поглощает тепло) или экзотермическими (образец отдает тепло).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
