Реферат на тему: Литературный обзор. Свойства активного горючего-связующего

Введение

Современные смесевые топлива состоят обычно из перхлората аммония, выполняющего роль окислителя, алюминия (изредка магния) в форме мелкодисперсного сферического порошка, и органического полимера - связующего. Металл и полимер играют роль горючего, причём металл является основным источником энергии, а горючее-связующее - основным источником газообразных продуктов (рабочего тела), так как ввиду высокой температуры кипения оксид алюминия не может быть газом в ракетном двигателе и не может совершать работы при расширении в сопле.

Порошковообразные металлы могут вводиться в состав смесевых топлив в качестве дополнительного горючего компонента. Для этого пригодны чистые бериллий, алюминий, магний, а так же некоторые их соединения. В результате введения металлов происходит повышение запаса энергии топлива, т.е. увеличивается удельная тяга двигателей. Кроме того, металлические добавки повышают удельный вес топлива, что улучшает характеристики двигателя и ракеты в целом. При этом следует учитывать, что чем больше содержание металлического горючего, тем выше будет температура продуктов горения в камере. Почти все современные смесевые топлива имеют в своем составе металлическое горючее в различном количестве.

Самым широко распространенным и наиболее дешевым металлическим горючим является алюминий. Применение тонко измельченного порошка алюминия в смесевых топливах не только повышает удельную тягу двигателей, но и улучшает надежность их запуска и увеличивает стабильность горения топлива.

В ряде работ исследуются полные топливные системы, состоящие из окислителя, горючего-связующего, добавок, алюминия и других компонент. Но очень мало работ, показывающих механизм влияния активного горючего- связующего (АГСВ) на алюминий в присутствии каталитических добавок.

Целью данной работы является изучение влияния дисперсности алюминия и каталитических добавок на системы Аl-АГСВ.

Глава 1. Литературный обзор

При анализе литературных данных основное внимание уделено роли горючего-связующего и металлического горючего в формировании характеристик твердых топлив, а также рассмотрены свойства катализаторов горения - сажи, оксида кремния, хлорида олова и особенности окислителей твердотопливных систем.

1.1. Свойства активного горючего-связующего

Современные горючие-связующие классифицируют по химическому и фазовому составу (структуре). По химическому составу с учетом энергетических характеристик выделяют "инертные" и "активные" горючие-связующие (ГС). К "инертным" относятся композиции, состоящие, в основном, из горючих элементов и имеющие, как правило, отрицательную энтальпию образования. Окислительные элементы (кислород, хлор, фтор) в них или отсутствуют, как например, в бутилкаучуке, или содержание их незначительно, как в уретановом каучуке. К "активным" относят горючие-связующие, обогащенные окислительными элементами.

В данной работе использовались ГС активного типа, поэтому именно их и будем рассматривать.

Активное горючее-связующее - композиция, состоящая из полимеров, пластификаторов и компонентов системы отверждения (структурирования), способная к самостоятельному горению в инертной среде. Способность к самостоятельному горению обусловлена содержанием достаточно большого количества окислительных элементов (кислорода, хлора, фтора и др.) в компонентах активного горючего-связующего. Основными поставщиками окислительных элементов в составе АГСВ являются пластификаторы, в качестве которых используются, например, тринитрат глицерина, динитратэтиленгликоль и др.

Наряду с этим АГСВ отличаются от инертных связующих повышенной энтальпией образования компонентов и плотностью. Это позволяет создавать на их основе более высокоэнергетические и высокоплотные твердые топлива с большим массовым (18%) и объемным (25%) содержанием горючего-связующего.

По фазовому составу (структуре) горючие-связующие подразделяют на два класса - раствор полимера в пластификаторе и суспензия полимера в пластификаторе. Такое деление условно, резкой границы между реальными представителями этих классов нет.

Наряду с преимуществами активных горючих-связующих по сравнению с инертными в отдельных случаях обуславливают и некоторые недостатки смесевых твердых топлив, например, пониженную физико-химическую стабильность, повышенную взрывоопасность, более узкий температурный диапазон эксплуатации зарядов. [8,стр.185-187]

Оглавление

- Введение

- Литературный обзор 1.1. Свойства активного горючего-связующего

- Свойства металлического горючего

- Свойства каталитических добавок

- Свойства окислителей Глава 2. Методики теоретического и экспериментального исследования системы Аl-активное горючее-связующее - каталитические добавки

- Методика расчета по программе Астра-4

- Подготовка исходных данных

- Расчет эквивалентной формулы

- Энергетические и теплофизические характеристики исходных компонентов

- Методика зажигания нагретой поверхностью

- Методика изготовления образцов

- Изучение горения на открытом воздухе при 1атм

- Математическая обработка экспериментальных данных Глава 3. Результаты термодинамического расчета и экспериментального исследования системы Аl - активное горючее-связующее - каталитические добавки

- Результаты расчета термодинамических характеристик базовых систем

- Определение энергии активации и предэкспонента

- Определение стационарной скорости горения Заключение

- Выводы

- Список литературы

- Приложение

Заключение

Результаты термодинамического расчета показали, что каталитическая добавка сажи значительно снижает и по сравнению с исходным составом, снижает содержание в продуктах сгорания конденсированных веществ kAl2O3, kAlN, kAl4C3. Добавка SiO2 и SnCl2 по сравнению с исходным составом не повлияли на и и на продукты сгорания.

Расчеты по определению параметров формальной кинетики Е и Q показали, что замена АСД-6 на Alex приводит к снижению энергии активации в 1,53 раза и предэкспонента в 6,22 раза. Введение каталитической добавки SiO2 в состав, содержащий промышленный алюминий АСД-6 снижает энергию активации в 1,44 раза, а предэкспонент в 10,23 раза.

Анализ результатов экспериментов показал, что от природы металлического горючего зависит плотность, а также уровень скорости горения исследованных систем. Замена АСД-6 на Alex приводит к уменьшению плотности в 1,1 раз, а стационарная скорость горения возрастает в 2,29 раз.

В работе студента группы 10601б Свиридова К. было показано, что скорость горения безметальной системы, состоящей из нитрата аммония-МПВТ-ЛД-70-октогена-отвердителя при была равна мм/с. Следовательно, проведенными мною экспериментами показано существенное влияние металлического горючего на скорость горения топливных систем. Это позволяет говорить о целесообразности подбора каталитических добавок по их влиянию на металлическое горючее.

Выводы

1. Проведены термодинамические расчеты систем Аl-АГСВ-каталитическая добавка(SiO2, SnCl2, сажа).

2. Экспериментальные исследования показали, что замена АСД-6 на Alex приводит к увеличению стационарной скорости горения системы Аl-АГСВ.

3. На основе экспериментального исследования по воспламенению образцов получено, что замена промышленного порошка АСД-6 на Alex приводит к снижению Е и Q, также получено что введение каталитической добавки SiO2 в состав, содержащий АСД-6 приводит к снижению энергии активации и предэкспоненциального множителя.

Список литературы

1. Абугов Д.И., Бобылев В.М. Теория и расчет ракетных двигателей твердого топлива.//Машиностроение, 1987, 272с.

2. Кользаус М.К. Изучение скорости горения высокоэнергетических смесевых твердых топлив//ТГУ,2009, 19с.

3. Мелькумов Т.М., Мелик-Пашаев Н.И. , Чистяков П.Г., Шиуков А.Г.

Ракетные двигатели. Москва // Машиностроение,1976,400с.

4. В.П. Волков, В.А. Кузьмин, Н.П. Медведева, Л.Н.Ревягин. Сборник лабораторных работ по внутренней баллистике //Томск, Изд-во ТГУ,1981, 152с.

5. Попок В.Н., Попок Н.И., Савельева Л.А Влияние ультрадисперсных порошков на горение конденсированных систем на основе нитрата аммония // Ползуновский вестник. № 3, 2007. С. 91-98.

6. Паушкин Я. М. Химия реактивных топлив. // АН СССР, 1962.

7. Силантьев И.А., Твердые ракетные топлива. // Москва, Воениздат1964, 80с.

8. Жуков Б.П. Краткий энциклопедический словарь. Энергетические и конденсированные системы.//Москва, Янус-К, 2000, 596с.

9. Громов А.А., Попенко Е.М., Сергиенко А.В. и др. Закономерности нитридообразования при горении сверхтонких порошков алюминия в воздухе // Физика горения и взрыва. 2005.- Т.41, № 3. С. 74-85.

10. Сарнер С. Ф. Химия ракетных топлив // Москва: Мир, 1969.- 488с.

11. Аналитический паспорт ТУ 48-5-226-87.

12. Сертификат партии "Alex", соответствующий ТУ 1791-002-36280340-2005.

13. Зайдель А. Н. Ошибки измерений физических величин.// Ленинград: Наука, 1974, 108с.