Навигация
1.1.4 Физические свойства
Плотность топлив является ответственной их характеристикой и всегда контролируется при производстве топлив.
Пониженная плотность топлив говорит о том, что в топливе имеются поры и пустоты, недопустимые для качественных зарядов топлив. Пониженная плотность сказывается и на скорости горения топлива: с уменьшением плотности она увеличивается и наоборот.
К теплофизическим характеристикам относятся удельная теплоемкость Сp, коэффициент теплопроводности λ и коэффициент температуропроводности α. Эти величины характеризуют способность топлив воспринимать тепло при воздействии температуры и проводить (распространять) его по толщине топлива. Они используются при теоретических расчетах термических напряжений зарядов, скрепленных с камерой двигателя, скоростей горения топлив в двигателях.
Изменение физических свойств топлив при хранении происходит под влиянием изменения внешней температуры, влаги и времени.[2,стр.42]
На поверхности ультрадисперсных частиц происходит радикальная перестройка расположения атомов и изменения типа межатомных связей по сравнению с поверхностью крупных частиц.[3].
В ультрадисперсных частицах реализуется особый тип дальнего порядка, при котором межатомные расстояния закономерно изменяются при переходе от центра частицы к ее поверхности, что приводит к образованию множества дефектов как на поверхности частицы, так и в ее объеме и увеличивает активность такой системы в целом.
1.1.5 Механизм горения
В механизме горения смесевых топлив имеется ряд особенностей, определяемых составом и природой входящих в них веществ.
Горение смесевых топлив начинается в твердой фазе с термического распада окислителей и горюче-связующих веществ. Завершается процесс горения в газовых фазах за счет интенсивных химических реакций между газообразными продуктами термического распада компонентов.
Для горения смесевых топлив наиболее характерны большие температуры поверхности горения (до 500-600ºС) и более близкие к поверхности горения максимальные температуры горения.
Процесс горения твердых ракетных топлив очень чувствителен к внешним воздействиям - давлению и начальной температуре топлива. При повышении давления и температуры резко сокращаются темная и смешанная зоны, и пламенная зона вплотную подходит к поверхности горения. Увеличивается подвод тепла к поверхности горения, скорость горения растет, а зона прогрева сужается. Чтобы избежать этих неблагоприятных условий, применяют катализаторы горения, ускоряющие химические реакции в твердой и газовой фазах, которые способствуют более полному горению и в конечном итоге улучшают характеристики топлив.[2,стр.58-59]
Введение АI в топливные системы, содержащие органическое горючее и неорганический окислитель, способствует повышению воспламеняемости, скорости горения и оказывает влияние на зависимость скорости горения от давления.
1.1.6 Скорость горения топлив
Для количественной оценки процесса горения топлив используют либо скорость перемещения фронта горения, либо массу топлива, сгорающего в единицу времени с единицы поверхности.
В первом случае скорость горения называют линейной и выражают в мм/сек или см/сек, во втором – массовой и выражают в г/см2*сек. В практике чаще пользуются линейной скоростью горения.
Скорость горения является очень важной рабочей характеристикой топлива, так как по ней судят о количестве газов, которые образуются при горении топлива в единицу времени с поверхности заряда. Она является одним из основных параметров при проектировании зарядов топлив.
Скорость горения топлива зависит от давления в двигателе, начальной температуры топлива, его плотности, энергетических характеристик, природы составных частей топлива, размера частиц окислителя (в смесевых топливах) и катализаторов горения.
Для практических целей всегда необходимо знать, прежде всего, зависимость скорости горения от давления.
Зависимость скорости горения твердых топлив от давления определяют опытным путем и выражают формулами, которые получили наименование законов скорости горения. Закон скорости горения находится опытным путем для каждого топлива в желаемом диапазоне давлений.[2,с 59-60]
1.1.7 Элементарный состав
Условная химическая формула.
Состав вещества в массовых долях отдельных элементов называется элементарным составом. Общая формула для массовой доли отдельного(k-го) элемента в веществе имеет вид:
bk= 
;
здесь bk – массовая доля k-го элемента;
ak - число атомов данного элемента в молекуле рассматриваемого соединения;
Ak- атомная масса этого элемента;
Если ограничиться пока элементами H, C, N и О, то в общем случае химическая формула вещества имеет вид
CmHnOpNq.
Тогда элементарный состав будет
bc=
; bh=
; bo=
; bn=
.
Здесь µ=12m+n+16p+14q – молекулярная масса вещества;
bc, bh, bo, bn – доли углерода, водорода, кислорода и азота.
Для углерода и водорода приняты округленные значения атомных масс (µн=1, µс=12);
Если топливо или его компонент представляет собой комбинацию нескольких веществ, то массовая доля отдельного элемента найдется так:
bk=Σgibki
где bk – массовая доля k – го элемента в смеси,
gi - массовая доля отдельного (i–го) вещества в смеси,
bki – массовая доля k – го элемента в i- м веществе;
Если топливо состоит из окислителя и горючего и известно соотношение компонентов æ элементарный состав обоих компонентов, то массовая доля отдельного (k – го) элемента в топливе найдется так:
bk=(bkг+ ækok)/(1+ æ).
Когда компоненты представляют собой смеси индивидуальных веществ, то для некоторых расчетов удобно использовать условную химическую формулу данного компонента. Такую формулу можно построить разным способом. Например, удобно определять ее, исходя из числа атомов различных элементов, приходящихся на 100 массовых единиц рассматриваемого компонента. Тогда условная химическая формула будет иметь вид
CmHnOpNq…,
где m=100bc/12; n=100bH/1; p=100bo/16; q=100bN/14,
а bc, bH, bo, bN – массовые доли соответствующих элементов в данном компоненте. [1,стр.118-119]
Похожие работы
... 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 ...
0 комментариев