ЖРД на закиси азота: новые технологии

 
1 2 3 4 5 6 7 16
AR a_centaurus #03.09.2007 17:35
+
-
edit
 

a_centaurus

опытный

Да, конечно. Но для меня в первую очередь интересен трастер. В бразильской статье нашел рецепт для приготовления катализатора для гидразина в лаборатории. Правда они использовали RhCl2, разбавляли его HCl, пропитывали носитель, а затем нагревали в муфеле в атмосфере инертного газа и водорода. Так или иначе буду пробовать. Сначала electrojet, а затем с катализатором.
 
UA Serge77 #03.09.2007 19:48  @a_centaurus#03.09.2007 17:35
+
-
edit
 

Serge77

модератор

a_centaurus> они использовали RhCl2, разбавляли его HCl, пропитывали носитель, а затем нагревали в муфеле в атмосфере инертного газа и водорода

Всё, как я написал. И никакой щёлочи ;^))
AR a_centaurus #04.09.2007 01:28  @Serge77#02.09.2007 15:27
+
-
edit
 

a_centaurus

опытный

a_centaurus>> Речь шла о ЖРД на N2О/пропане с использованием Shell 405 catalyst.
Serge77> Прочитал. Там предварительное экзотермическое разложение закиси на катализаторе используют для воспламенения двигателя. Но это не потому, что двигатель нельзя поджечь иначе, кроме как предварительно разложив всю закись. Авторы считают, что так надёжнее и удобнее. Возможно для микротрастера это так и есть.
Serge77> А вообще ЖРД на закиси с пропаном или спиртом воспламеняют обычными способами - искрой или горелкой.

Прежде всего речь в этой работе идёт о дизайне restartable multiproposal enginе. То есть двигатель с возможностью многократного запуска в космосе. Для ориентации и манёвра на орбите небольших спутников. Для этого и использован каталический способ с подогревом до >200º от электрического нагревателя. Без катализатора нужно греть до 1000º и выше, чтобы получить ту же степень диссоциации закиси.Как запускается обычный бипропеллентный мотор я знаю.
 
AR a_centaurus #11.09.2007 22:59
+
-
edit
 

a_centaurus

опытный

Вот таким получился базовый дизайн N2O monopropellant Electrojet thruster technology demonstrator. На первой фигуре сборка, на второй - каталитический реактор (увеличено).
Параметры нагревателя: P = 36 W. Намотка - нихром 0.3 мм. Изоляция - асбест, керамическая вата. Возможен абсорбер тепла на агрегатном состоянии. Или мелкодисперсный: стеклянные микросферы, кварцевый песок... Катализатор - Co, Pt, Pd, Cu, Fe2O3 (из того что есть под руками)... Время работы - несколько десятков секунд. Давление в линии закиси - 10 атм. Давление внутри реактора - 4-5 атм. Сопло - только дивергентная часть (имеет в основном, характер архитектурного украшения. Давно сделано было для других целей) Критика - пока 3.9 мм. Все части реактора из подходящих по размерам изоляторов. Есть отливаемая и обрабатываемая керамика, но это позже. Посмотрите, покритикуйте. Сделаю деталировку и отдам на изготовление.
 
Это сообщение редактировалось 26.09.2007 в 17:42
DE justman #12.09.2007 15:45  @a_centaurus#04.09.2007 01:28
+
-
edit
 

justman

втянувшийся

a_centaurus>>> Речь шла о ЖРД на N2О/пропане с использованием Shell 405 catalyst.
Serge77>> Прочитал. Там предварительное экзотермическое разложение закиси на катализаторе используют для воспламенения двигателя. Но это не потому, что двигатель нельзя поджечь иначе, кроме как предварительно разложив всю закись. Авторы считают, что так надёжнее и удобнее. Возможно для микротрастера это так и есть.
Serge77>> А вообще ЖРД на закиси с пропаном или спиртом воспламеняют обычными способами - искрой или горелкой.
a_centaurus> Прежде всего речь в этой работе идёт о дизайне restartable multiproposal enginе. То есть двигатель с возможностью многократного запуска в космосе. Для ориентации и манёвра на орбите небольших спутников. Для этого и использован каталический способ с подогревом до >200º от электрического нагревателя. Без катализатора нужно греть до 1000º и выше, чтобы получить ту же степень диссоциации закиси.Как запускается обычный бипропеллентный мотор я
знаю.

Кстати а разложение идёт с выделением тепла или с поглощением ?

По моим данным там температура термического раздожения при 40 барах - 1400 K

При 1 бар 750 K


PS: Может где нибудь есть более подробные данные по разложению закиси ?
 
+
-
edit
 

Serge77

модератор

justman> Кстати а разложение идёт с выделением тепла или с поглощением ?

Конечно с выделением, иначе зачем вообще тут именно закись?

justman> PS: Может где нибудь есть более подробные данные по разложению закиси ?

Вот тут есть ссылки:

у рутана рвануло?

  Факты странными не бывают ;^)) // http://www.tsinghua.edu.cn   инфо  инструменты // adsabs.harvard.edu   инфо  инструменты Вот тут есть подробности: инфо  инструменты Serge77>> Используется (может использоваться) как однокомпонентное. Удельный импульс около 200 с (2000 м/с).lenivec> Очень странно. теплота образования всего 81,6 кдж на моль. Около 1,8 Мдж на килограмм. Раза в четыре меньше, чем у смесей углеводороды кислород (уи слегка за 300). // Дальше — forums.airbase.ru
 
+
-
edit
 

justman

втянувшийся

justman>> Кстати а разложение идёт с выделением тепла или с поглощением ?
Serge77> Конечно с выделением, иначе зачем вообще тут именно закись?
justman>> PS: Может где нибудь есть более подробные данные по разложению закиси ?


То есть при термическом разложении тоже должен идти саморазогрев смеси ? Я пока не понимаю балансов энергии этой системы.

Хорошо. Допустим на катализаторе идёт разложение с выделением тепла
которое будет равно разности энтальпий исходной смеси и продуктов разложения. Если же бы разлагаем NOX термически то + к нагреву внешним источником до >1000 K мы должны получить еще примерно такую же добавку по температуре (+1400 K) ?
 
+
-
edit
 

justman

втянувшийся

Serge77> Вот тут есть ссылки:
Serge77> у рутана рвануло?

Кстати спасибо за ссылку. Как раз то что нужно (или почти)
 

GOGI

координатор
★★★★
В автомобильных нейтрализаторах палладий. Дожигает он не только CO, но и углеводородные остатки. Так хорошо дожигает, что если их слишком много, то он плавится нафиг.
1  
+
-
edit
 

Serge77

модератор

justman> То есть при термическом разложении тоже должен идти саморазогрев смеси ?

Да, точно так же, как с перекисью.

justman> Если же бы разлагаем NOX термически то + к нагреву внешним источником до >1000 K мы должны получить еще примерно такую же добавку по температуре (+1400 K) ?

Ну наверно. Температура продуктов горения ведь зависит от начальной температуры топлива.

Но я думаю при термическом разложении после начала процесса основное тепло идёт уже от самого разложения, а не от внешнего нагрева. Т.е. добавка от нагревателя к УИ наверно небольшая.
AR a_centaurus #13.09.2007 00:31
+
-
edit
 

a_centaurus

опытный

Максимальный УИ для закиси (206 с) был получен при температуре 1654ºC. Для этого катализатор в реакторе нагревался до 200ºC. Затем впускался N2O начиналась каталитическая реакция, сопровождающаяся диссоциацией и выделением тепла. После чего нагреватель отключался и температура в реакторе повышалась только за счёт саморазогрева. При этом 100% декомпозиция состоялась при указанной выше tº. При 1000 К закись разлагается до 40%. Поэтому так важно в гибриде (учитывая ещё адиабатическое понижение температуры в камере в момент впрыска закиси в камеру) использовать эффективную преднагревательную систему... Поэтому важным для инициирования igniter-preheater grain является такая деталь, например, в каком месте шашки находится пороховой воспламенитель... Поток двухфазной закиси должен быть инжектирован в уже нагретую до температуры эффективного разложения и сформированную особым образом область пространства камеры, чтобы не быть остановленным (со всеми неприятными последствиями) повышенным давлением... Собственно это и было реализовано (после сотен тестов) в конструкции пироклапана- прехеатера для микрогибрида MECH_FA_01.
То есть, катализатор в схеме electrojet используется, прежде всего для понижения потребления энергии от бортового источника. На земле я могу об этом не думать и нагревая обьём в реакторе внешним нихромовым нагревателем до 1000 К и частично разлагая закись на азот и кислород получить УИ ок. 130 с ... Затем могу попробовать поднять температуру нагревателем, скажем до 1300 К и выйти на уровень 165 с... Далее процесс без катализатора не пойдёт, поскольку нихром не выдержит температуру выше 1100ºC... То есть от правильного выбора катализатора зависит эффективность монопропеллентного трастера на N2O, как бортовой двигательной установки.
 
UA Serge77 #13.09.2007 09:13  @a_centaurus#13.09.2007 00:31
+
-
edit
 

Serge77

модератор

a_centaurus> При 1000 К закись разлагается до 40%

Не очень понятно, что значит эта фраза.
1000 - это конечная температура продуктов разложения или это начальная температура разогретой насадки, на которую подают закись? Ведь это совершенно разные случаи.
+
-
edit
 

justman

втянувшийся

a_centaurus>> При 1000 К закись разлагается до 40%
Serge77> Не очень понятно, что значит эта фраза.
Serge77> 1000 - это конечная температура продуктов разложения или это начальная температура разогретой насадки, на которую подают закись? Ведь это совершенно разные случаи.

Вот поэтому нужно смотреть на кинетику реакции и подсчитывать балансы. Все данные что я встречал для данной темы скорее качественные. Говорится о некоторых пороговых значениях для энергии
активации. Если бы было точно известно уравнение кинетики разложения в виде W=E*exp(k*T) было бы гораздо проще такие процессы считать
А пока у меня модель из за этого получается довольно грубой.

На параметры в камере это влияет не сильно а вот на параметры в области preheater grain весьма существенно, собственно в чём проблема подсчёта локальных балансов и заключается.
 
+
-
edit
 

Serge77

модератор

justman> Вот поэтому нужно смотреть на кинетику реакции и подсчитывать балансы.

Думаю, в данном случае нужно просто уточнить, откуда эта фраза, правильно ли она прочитана и воспроизведена, и что она означает в оригинале.

Потому что если читать буквально "При 1000 К закись разлагается до 40%", то это должно означать следующее:
берём сосуд с закисью, нагреваем его до 1000 К и поддерживаем эту температуру сколь угодно долго, нагревая или охлаждая при необходимости. Наблюдаем за составом внутри и оказывается, что закись разложилась на 40% и дальше никак не хочет, сколько не жди.

Так просто не бывает. Точнее бывает, если существует равновесие между исходными и конечными веществами. Но в данном случае, для закиси, не бывает.
+
-
edit
 

justman

втянувшийся

justman>> Вот поэтому нужно смотреть на кинетику реакции и подсчитывать балансы.

Serge77> Так просто не бывает. Точнее бывает, если существует равновесие между исходными и конечными веществами. Но в данном случае, для закиси, не бывает.


Почему не бывает ? У нас же реактор проточный и всё относится к расходу. Если тепла выделяется недостаточно то на выходе из такого реактора и будет тот самый %.
 
+
-
edit
 

justman

втянувшийся

justman>> Вот поэтому нужно смотреть на кинетику реакции и подсчитывать балансы.
Serge77> Думаю, в данном случае нужно просто уточнить, откуда эта фраза, правильно ли она прочитана и воспроизведена, и что она означает в оригинале.
Serge77> Потому что если читать буквально "При 1000 К закись разлагается до 40%", то это должно означать следующее:
Serge77> берём сосуд с закисью, нагреваем его до 1000 К и поддерживаем эту температуру сколь угодно долго, нагревая или охлаждая при необходимости. Наблюдаем за составом внутри и оказывается, что закись разложилась на 40% и дальше никак не хочет, сколько не жди.

А кстати давайте попробуем. Astra то всегда под рукой.

Там правда равновесие термодинамическое а не химическое.
 
+
-
edit
 

SashaPro

аксакал

justman>>> Вот поэтому нужно смотреть на кинетику реакции и подсчитывать балансы.
Serge77>> Так просто не бывает. Точнее бывает, если существует равновесие между исходными и конечными веществами. Но в данном случае, для закиси, не бывает.
justman> Почему не бывает ? У нас же реактор проточный и всё относится к расходу. Если тепла выделяется недостаточно то на выходе из такого реактора и будет тот самый %.

Закись разлагается на кислород и азот, которые обратно либо не взаимодействуют, либо это происходит при очень высокой температуре с образованием монооксида азота. Вот и нет равновесия, реакция разложения каждой молекулы необратима.
DE justman #13.09.2007 16:06  @SashaMaks#13.09.2007 15:56
+
-
edit
 

justman

втянувшийся

justman>>>> Вот поэтому нужно смотреть на кинетику реакции и подсчитывать балансы.
SashaPro> Serge77>> Так просто не бывает. Точнее бывает, если существует равновесие между исходными и конечными веществами. Но в данном случае, для закиси, не бывает.
justman>> Почему не бывает ? У нас же реактор проточный и всё относится к расходу. Если тепла выделяется недостаточно то на выходе из такого реактора и будет тот самый %.
SashaPro> Закись разлагается на кислород и азот, которые обратно либо не взаимодействуют, либо это происходит при очень высокой температуре с образованием монооксида азота. Вот и нет равновесия, реакция разложения каждой молекулы необратима.

Тут дело не в обратимости реакции а в балансе тепла в таком проточном реакторе. Еще раз. Речь не идёт о химическом равновесии а о тепловом. Доля разложившегося N2O будет пропорциональна подведённому теплу до определённого порога.
 
+
-
edit
 

SashaPro

аксакал

justman> Тут дело не в обратимости реакции а в балансе тепла в таком проточном реакторе. Еще раз. Речь не идёт о химическом равновесии а о тепловом. Доля разложившегося N2O будет пропорциональна подведённому теплу до определённого порога.

Надеюсь в этом реакторе учитывается преобразование тепловой энергии в кинетическую энергию газов.
+
-
edit
 

SashaPro

аксакал

Невелик УИ, оправдает-ли себя это вещество.
****************************CHAMBER RESULTS FOLLOW *****************************

T(K) T(F) P(ATM) P(PSI) ENTHALPY ENTROPY CP/CV GAS RT/V
1906. 2972. 10.00 147.00 0.44 1.97 1.2963 0.034 293.427

SPECIFIC HEAT (MOLAR) OF GAS AND TOTAL= 8.693 8.693
NUMBER MOLS GAS AND CONDENSED= 0.0341 0.0000

0.02260 N2 0.01123 O2 0.00024 NO 0.00000 O
1.83E-06 NO2 3.57E-08 N2O
IMPULSE
141.5
142.0
DE justman #13.09.2007 16:19  @SashaMaks#13.09.2007 16:09
+
-
edit
 

justman

втянувшийся

justman>> Тут дело не в обратимости реакции а в балансе тепла в таком проточном реакторе. Еще раз. Речь не идёт о химическом равновесии а о тепловом. Доля разложившегося N2O будет пропорциональна подведённому теплу до определённого порога.
SashaPro> Надеюсь в этом реакторе учитывается преобразование тепловой энергии в кинетическую энергию газов.

А как же ;) Там много чего учитывается включая нестационарный теплообмен со стенками и изменение равновесного химсоставы от температуры.

Просто не хватает пары коэффициентов (точнее даже одного) в скорости
реакции разложения N2O. Без этого трудно провести количественный анализ процесса.

PS: Астра разлагает до упора как и положено.

Собственно поэтому вопрос со скоростью реакции разложения остаётся открытым.
 
+
-
edit
 

SashaPro

аксакал

justman> PS: Астра разлагает до упора как и положено.
justman> Собственно поэтому вопрос со скоростью реакции разложения остаётся открытым.

Тут сложный расчёт. Степень разложения зависит от температуры, времени пребывания закиси в трубе и эффективности катализатора. Вообще могу порадовать, моя специальность: Машины и аппараты химических производств. В предмете "Процессы и аппараты" есть такие расчеты, но они очень сложны и там требуется множество опытных данных.
+
-
edit
 

SashaPro

аксакал

Да ну и идея, если для такого двигателя ещё требуется подвод тепла, чтобы повысить температуру, а его надо где-то взять. Так если собрать такой двигатель не будет-ли он слишком тяжелый, чтобы лететь?
DE justman #13.09.2007 16:31  @SashaMaks#13.09.2007 16:24
+
-
edit
 

justman

втянувшийся

justman>> PS: Астра разлагает до упора как и положено.
justman>> Собственно поэтому вопрос со скоростью реакции разложения остаётся открытым.
SashaPro> Тут сложный расчёт. Степень разложения зависит от температуры, времени пребывания закиси в трубе и эффективности катализатора. Вообще могу порадовать, моя специальность: Машины и аппараты химических производств. В предмете "Процессы и аппараты" есть такие расчеты, но они очень сложны и там требуется множество опытных данных.

Ну на самом деле нужны только значение энергии активации (какой то уровень её уже известен - катализатор как раз и будет на эту величину влиять) и коэффициент в экспоненте (вот его то и нет).

Всё остальное как бы есть.
 
AD Реклама Google — средство выживания форумов :)
DE justman #13.09.2007 16:33  @SashaMaks#13.09.2007 16:29
+
-
edit
 

justman

втянувшийся

SashaPro> Да ну и идея, если для такого двигателя ещё требуется подвод тепла, чтобы повысить температуру, а его надо где-то взять.

Как это принято в ГРД от прехитера ;)

Ну или нихромовая проволочка и источник тока.


>Так если собрать такой двигатель не будет-ли он слишком тяжелый, чтобы лететь?


Ну его вообще позиционируют как двигатель коррекции для спутников
 
1 2 3 4 5 6 7 16

в начало страницы | новое
 
Поиск
Настройки
Твиттер сайта
Статистика
Рейтинг@Mail.ru