Штехер М.С. Топлива и рабочие тела ракетных двигателей (1241539), страница 19
Текст из файла (страница 19)
то, что требуется для двигателей верхних ступеней ракет. Реакционная способность пентафторида брома проявляется по отношению ко всем известным органическим горючим, с которыми он реагирует даже при температурах ниже нормальной. Очень большое количество неорганических соединений также реагирует с пентафторидом брома в ряде случаев со взрывом. Так некоторые конструкционные материалы и материалы, входящие в состав различных покрытий,— литий, цинк, ртуть, титан, углерод, молибден, вольфрам, низкоуглеродистые стали, кобальт, сурьма, мышьяк реагируют с пентафторидом брома при температуре около 293 К (20'С) со взрывом.
Такие материалы, как висмут, марганец и порошки алюминия, никеля, иридия и др., реагируют при слабом нагреве. При нагреве выше 573 К (300'С) будут реагировать магний, кадмий, медь, хром, олово. Пентафторид брома реагирует со взрывом при контакте с водой и некоторыми сортами стекла. Таким образом, при использовании пентафторида брома необходим очень тщательный и осторожный подбор конструкционных материалов. В то же время он совершенно не подвержен детонации н не чувствителен к удару. Пентафторид брома — токсичное вещество, предельная допустимая доза его в воздухе составляет 310-' при восьмичасовом рабочем дне, доза в 510-з считается смертельной при воздействии в течение двух часов.
Меры предосторожности и защиты работающих в атмосфере с парами пентафторида брома те же, что и для фтора или трифторида хлора. Транспортировка и хранение пентафторида брома должны производиться в герметичных баллонах из нержавеющей стали при температурах не выше 293 — 298 К (20— 25'С). Помещения хранилища должны хорошо вентилироваться, вентиляцию необходимо включать за 15 — 20 мин до входа туда людей.
Тетрафторгидразин (5),Р,) Это один из новых перспективных окислителей, начинающих применяться в эксплуатации. В газообразном и жидком состоянии — бесцветное соединение с неприятным затхлым запахом. Плотность его близка к плотности жидкого кислорода — 1,14 г/см' при 298 К (25'С) и 1,5 г/см' при 173 К ( — 100' С). Криогенная жидкость с довольно низкими температурами кипения 200 К ( — 73' С) и застывания 105 К ( — 168'С). Химически очень устойчивое соединение. Удельный импульс тяги тетрафторгидразина с водородом достигает около 3340 м/с при 8% горючего, т.
е. для к=12, это хорошее соотношение, обеспечивающее удельный вес топлива около 0,52 гаем'. С гидразином и диметилгидразином этот окислитель дает удельный импульс тяги примерно 3285 м/с, т. е. такой же, как с кислородом, но плотность топлива достигает значений 0,8 — 1,0 г/см'. Реакционная способность тетрафторгидразина и трифторида азота считается почти одинаковой, однако при повышенной температуре она заметно увеличивается, и поэтому требуется некоторая осторожность в обращении с ними.
Тетрафторгидразин склонен к диссоциации, так, при воздействии накаленной электроспирали это соединение диссоциирует на трифторид азота и азот без взрыва, но с большим выделением тепла — до 1465 Дж/г (350 кал/г). С точки зрения взрыво- и пожароопасности тетрафторгидразин надо считать таким же устойчивым соединением, как трифторид азота, и использовать те же меры защиты и предосторожности. С большинством горючих он не самовоспламеняется. Коррозионная активность тетрафторгидразина очень невысока, но ввиду недостаточной изученности этого окислителя пока рекомендуются те же конструкционные материалы, что и при работе с трифторидом азота, исключая полистирол.
О токсичности тетрафторгидразина нет надежных данных,но учитывая большое содержание фтора в составе этого соединения (до 73%), следует быть очень осторожным и пользоваться нормативами и защитными формами, рекомендованными для таких соединений, как моноокись фтора или трифторид азота. Транспортировка и хранение тетрафторгидразина рекомендуется в сосудах из латуни.
Длительное хранение возможно при температуре сухого льда. Новые окислители на основе фтора В последние годы поиски новых эффективных окислителей на основе фтора и его производных проводятся довольно широко и, по американским данным, можно назвать более тридцати наименований. Большинство этих веществ не вышло еще из стадии лабораторных исследований, и поэтому нет надежных сведений об нх энергетических, токсических, реакционных и других эксплуатационных показателях.
В ряде случаев нет полных сведений об их физико-химических константах. Тем не менее уже сейчас можно провести некоторую классификацию предлагаемых окислителей на основе фтора, это будет полезно с точки зрения оценки их общих свойств. Предлагается разделять эти окислители на три группы: фторкислородные соединения, фторамииы и фторнитраты.
Основные известные физико-химические константы этих соединений приведены в табл. 2.4. Как видно из данных табл. 2.4, большинство этих жидкостей имеет очень низкую степень криогенности. Удельный импульс, степень токсичности, коррозионная и химическая активность этих соединений неизвестны. Производство этих веществ еще не налажено и не вышло из стадии лабораторных исследований. Основные эксплуатационные условия неизвестны.
86 СС -х хх х Ю СО Ю "С' Я О О ! Ю ! М о СО СО Ю Ю Ос СЧ СО ! Ю Ю Ю л СО Оъ Ю хс СО О хс С Ю хс СО Ьс' СС О Сб СО Ю С'С Я СО С СО Оъ ! ! о Р о О С в О х С х о о О. б О С С О. О 4 СС х х Ф О ( О. О Ж х х С, О Г'.( С' Ос СО Ос х х ы О Ю о 7 о О, о о СО х О. о С е 3 С х .. СО х О. О С е :О сО Ю Ю СС сО ! й Х О, О С й сх С' х7 О. О е х С С х О Г~ х 24.
ОТДЕЛЬНАЯ ГРУППА ОКИСЛИТЕЛЕЙ Эта группа окислителей может рассматриваться как давно известная, но не имеющая практического применения из-за склонности к каталитической взрывоопасности и абсолютной нестабильности, свойственных каждому из названных окислителей. Так, озон в чистом виде пока не может быть получен на практике и находится обычно в смесях с кислородом. Тетраннтрометан не применяется из-за каталитической реакционной активности, обычно оканчивающейся взрывом при контакте с рядом конструкционных и технических материалов. Хлорная кислота из-за абсолютной нестабильности и низкой теплопроизводительности с основными видами горючих не может рассматриваться как основной окислитель.
Однако, если будут найдены надежные присадки — стабилизаторы для озона и тетранитрометана, которые позволят использовать эти окислители так же, как в настоящее время применяют стабилизированную перекись водорода, оба окислителя будут немедленно и широко введены в практику. Основанием к их использованию являются: очень высокая энергетичность озона и высокая плотность тетранитрометана. Хлорная кислота, если будут найдены ее стабилизаторы, может широко использоваться в качестве присадки к основному окислителю, обеспечивающей надежное самовоспламенение в условиях особо низких температур и давлений. Коротко рассмотрим свойства и условия эксплуатации этих окислителей.
Озон Озон представляет собой криогенную жидкость с более высокой степенью криогенности, чем кислород. Температура плавлния 22 К ( †2' С), а кипения 161,9 К ( †1,1' С). Это жидкость темно-синего цвета, без запаха, очень токсична, обладает значительной плотностью, равной 1,46 г/см' при температуре кипения. Озон — эндотермическое соединение, отличающееся исключительной взрывоопасностью и склонностью к самопроизвольному разложению.
Основным источником получения озона является кислород, из которого он получается под действием слабого электрического разряда. Подробно вопросы производства озона рассматриваются Я. М. Паушкиным (35). Теоретически озон является одним из самых высококалорийных окислителей, с водородом он дает до 16,15 МДж/кг топл. (3850 ккал/кг), но практически эта энергия не может быть использована потому, что по.лучение озона 100%-ной концентрации в настоящее время затруднено из-за его исключительной взрывоопасности. В современных условиях обычно получают взрывоустойчивые смеси озона с кислородом, если концентрация озона не превышает 17 — 20'/о.
Смеси с концентрацией озона от 25 до 55% являются особо взрывоопасными, н практическое их применение исключается до момента, когда будут найдены надежные стабилизирующие присадки. Применение смесей озона с кислородом с концентрациями озона до 20'/а едва ли можно считать рациональным по следующим соображениям. Энергетические показатели таких смесей мало отличаются от кислорода, технический озон в составе смесей обладает высокой чувствительностью к удару, детонации и склонен к взрыву. За счет испарения жидкого кислорода (температура кипения 90 К ( — 183' С) смеси обогащаются озоном, при этом растет опасность их взрыва, смеси кислорода с озоном токсичны и это усложняет эксплуатацию. В ряде работ 135, 40) отмечается, что чистый озон очень стоек к различным импульсам, однако там же подчеркивается, что достаточно небольших органических приме.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
