Штехер М.С. Топлива и рабочие тела ракетных двигателей (1241539), страница 18
Текст из файла (страница 18)
Все емкости с С!Рз должны герметически закрываться,.переливать его можно только через снфонные устройства под наддувом азотом или за счет упругости паров жидкости. Все помещения, где хранится трифторид хлора, должны быть оборудованы мощной вытяжной вентиляцией, которую необходимо включать за 15 — 20 мин до входа в помещение обслуживающего персонала. Пентафторид хлора (С!аз) Белая или светло-желтая жидкость, получаемая синтетическим методом из фтора и трифторида хлора.
Жидкость застывает при температуре ниже 173 К ( — 100' С), превращаясь в белое твердое вещество, и кипит при температуре 253 — 263 К ( — 10 —:- — 20' С). Пентафторид хлора обладает высокой упругостью паров и значительно меньшей реакционной способностью, чем трифторид хлора. С водой не реагирует так бурно, как трнфторид хлора. С водородом этот окислитель обеспечивает удельный импульс тяги около 345 с при к=9,5 —:10, с углеводородами — около 300 с при н=4,0 —:4,5 и с гидразином 1чэН~ — 310 с при к=4,5.
Пентафторид хлора сильно токсичен, и все меры предосторожности, относящиеся к трифториду хлора, надо относить и к нему. Коррозионная активность окислителя, по-видимому, будет меньше чем у трифторида хлора, но конструкционные материалы должны использоваться те же. Пентафторид хлора пока еще очень мало изучен как окислитель для ракетных топлив, и поэтому применение его должно производиться с большой осторожностью. Трифторид азота (трехфтористый азот ХР,) Жидкость светло-зеленого цвета, высокой криогенности, температура застывания около 67 К ( — 206' С), а кипения 144 К ( — 129'С), плотность в жидком состоянии 1,54 г/см', содержание фтора достигает 80э),.
Трифторид азота не имеет запаха, весьма ядовит, взрывобезопасен, устойчив к механическим, термическим и химическим воздействиям. При нормальных условиях не реагирует с водой и водяными парами. Энергетическая характеристика этого окислителя с водородом достаточно высока, удельный импульс тяги достигает 3925 м/с, а с бороводородами 7 я=3480 м/с. В отличие от большинства нитросоедннений, которые очень легко разлагаются, трифторид азота оказался очень устойчивым соединением. Возможности производства трифторида азота 81 пока нешироки, он может быть получен в результате реакции между аммиаком и фтором в паровой фазе с избытком фтора по схеме 4>чН»+ЗР» г'Рз+ЗХН4Р.
Применению трифторида азота препятствуют его очень высокая токсичность и малая изученность. По токсичности этот окислитель можно сравнить с дифторидом кислорода или трифторидом хлора. Из-за недостаточности сведений пока необходимо придерживаться тех же норм и правил, которыми руководствуются для защиты от названных выше окислителей. При концентрациях ниже 410-' вызывает раздражение дыхательных путей и слизистых оболочек носоглотки. При концентрациях около 1'/ю в воздухе может привести к смертельному исходу через 30 мин. С точки зрения взрывоопасности и пожароопасности трифторид азота пока считается одним из устойчивых н надежных окислителей.
Он не реагирует с водой, а с ее парами очень медленно реагирует только при воздействии электрического разряда. При комнатной температуре трифторид азота не реагируетсс» стеклом, щелочами, кислотами, он не воспламеняется от электрической искры. В то же время при нагревании или электрическом импульсе (искра) он взрывается с водородом, метаном, аммиаком и окисью углерода. Щелочные металлы реагируют сс» взрывом при температурах плавления. Ряд металлов: хром, никель, молибден, вольфрам, марганец, кобальт не реагируют с трифторидом азота даже при нагревании. Медь, алюминий, нелегированные стали дают поверхностные реакции с трифторидоьь азота только при температурах красного каления.
В пожарном отношении опасен при контакте с горючим материалом. Тушение возникшего пожара нужно проводить обычными средствами. Хранение жидкого трифторида азота возможно в резервуарах из нержавеющей стали, никеля и меди; для малых количеств допускаются стеклянные сосуды Дьюара. Транспортируют ИРз в стальных или медных танках с вакуумной изоляцией. В процессе транспортировки не допускается расплескиванне жидкости и попадание ее на горючие материалы, так как это может привести к пожару. Перхлорнлфторид (РС10») Это одно из новых соединений фтора, имеющее большие перспективы в эксплуатации, все три его составляющие — окислители. Перхлорилфторид — бесцветная подвижная жидкость с характерным запахом фосгена, с очень малой криогенностью Температура кипения 227,3 К ( — 47,7' С).
Практически этот окислитель может долго храниться, что является большим достоинством. 82 Энергетические возможности ГС10з не очень велики. Так, удельный импульс тяги с водородом не превышает 3385 м/с прн оптимальном соотношении с горючим около 14%, с днметилгидразином удельный импульс тяги около 2940 м/с, но процентное содержание горючего значительно выгоднее — около 27%, а плотность этого топлива более чем в три раза выше пары с во. дородом. Еще предпочтительнее использовать перхлорилфторид с гидразином. В этом случае удельный импульс тяги достигает 2895 м/с, а плотность 1,327 г/смз.
С углеводородами плотность может быть еще выше — до 1,45 г/см', но удельный импульс тяги снижается до 2750 м/с, при этом оптимальное процентное содержание горючего около 20%. Приблизительно такие же показатели будут у перхлорилфторида и с пентабораном. Получение перхлорилфторида довольно сложно технологически, имеется несколько путей. Наибольший выход продукта, достигающий 65 — 67%, дает реакция перхлората калия н фторсульфоновой кислоты с последующей очисткой 10%-ным раствором едкого натра с 5% тносульфата натрия. Токсичность перхлорилфторида считается не очень высокой, однако длительное его воздействие на человеческий организм недопустимо. Предельная допустимая доза вещества при восьмичасовом рабочем дне составляет около 70 — ' мг/л, смертельной является доза 3.10-', действующая в течение двух-трех часов.
Присутствие перхлорилфторида в воздухе довольно легко обнаруживается нз-за его характерного запаха уже при концентрациях около 2 10 ~. Защитная одежда и меры предосторожности прн работе с перхлорилфторидом те же, что н при работе с кислородом. Необходимо иметь в виду, что применение противогазов с активированным углем недопустимо, так как может вызвать взрыв противогаза. Пористые горючие материалы впитывают пары перхлорилфторида и становятся взрывоопасными.
В отношении взрывоопасности перхлорилфторид довольно стоек к механическому удару и нагреванию, но довольно бурно реагирует с водой н водяными парами. В пожарном отношении этот окислитель очень активен и легко педдерживает горение. Перхлорилфторид хорошо смешивается с производными фтора трифторидом хлора, пентафторндом брома и азотной кислотой.
Эти смеси обладают хорошими эксплуатационными и энергетическими свойствами. Коррозионная активность перхлорилфторида невысока, если нет влияния влажности. Большинство конструкционных материалов: алюминий, латунь, бронза, медь, свинец, монель-металл, углеродистые и нержавеющие стали с сухим перхлорилфторидом не реагируют илн покрываются защитной пленкой. Из прокладочных материалов для работы с ЕС10з допускаются тефлон, полиэтилен, винипласт, 83 фторуглероды в сухом и влажном состоянии.
Допускается применение силиконовой смазки. С повышением температуры химическая активность перхло. рилфторида резко усиливается, и при температурах выше 423— 573 К (150 — 300' С) он бурно реагирует с порошкообразными материалами, углеводородными смазками и другими соединениями. Коррозионная активность по отношению к конструкционным материалам также повышается. Транспортировка и хранение перхлорилфторида изучены еще недостаточно, но, по-видимому, возможна его перевозка в закрытых стальных и алюминиевых баллонах. По американским данным, хранение перхлорилфторида длительное время возможно при температурах сухого льда или при предварительном переохлаждении в баках с нормальной теплоизоляцией.
Пентафторид брома (ВгГ,) Один из самых тяжелых окислителей, его плотность достигает 2,48 г/смз при Т=293 К. Это жидкость от светло-желтого ла желто-бурого цвета с очень высокой реакционной способностью„ уступающей только фтору и трифториду хлора. В отличие от других производных фтора пентафторид брома является нормальной жидкостью. Его температура кипения составляет 3!3,3 К (40,3' С), а температура застывания равна 210,5 К ( — 62,5'С), эти пределы температуры очень удобны для нормальной эксплуатации.
Производство пентафторида брома в широких пределах не налажено, его получение обеспечивается непосредственным взаимодействием элементов. Несмотря на весьма высокую реакционную способность пентафторида брома, его энергетические показатели невысоки. Сводородом смеси пентафторида брома взрываются, поэтому невоз. можно назвать значение удельного импульса тяги с этим стандартным горючим. Пентафторид брома содержит только 54а(а фтора, бром, который также является окислителем, но химически менее активен, фактически представляет собой балласт, и поэтому топлива на его основе не могут обеспечить высокий удельный импульс тяги.
С толуолом пентафторид брома при стехиометрических соотношениях обеспечивает удельный импульс тяги около 220 с. Эта цифра показывает нецелесообразность использования пентафторида брома как основного окислителя с углеводородами. Высокая реакционная способность пентафторида брома и особенно высокий удельный вес дают основание использовать его в качестве добавки к основному окислителю в тех случаях, когда требуются гарантия самовоспламенения с горючим и относительно неболыпой объем баков, т. е.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
