Химические ракетные топлива
Горючие жидких ракетных топлив [2, 3]
жүктеу/скачать 1.91 Mb. Pdf көрінісі
|
- Бұл бет үшін навигация:
- 2.3.1 Жидкий водород
| 2.3 Горючие жидких ракетных топлив [2, 3]
С физико-химической точки зрения горючие ЖРТ подразделяют- ся на элементарные (жидкий водород и т.п.), индивидуальные вещества (индивидуальные углеводороды, спиртовые, аминные, гидразинные и т.п.), растворы (смесь углеводородов и т.п.) и тиксотропные (загущен- ные смеси металлического порошка в жидкости). 2.3.1 Жидкий водород В качестве горючего жидкий водород в паре с окислителем – жидким кислородом образует топливо, обладающее самым высоким удельным импульсом. Жидкий водород легче воды в 17 раз, керосина в 11 раз, гептила в 9 раз. В связи с особенностью свойств топливо жид- кий водород – жидкий кислород применяется в верхних ступенях тя- желых ракет-носителей и пилотируемых космических кораблях. Жидкий водород Н2ж представляет собой бесцветную подвиж- ную жидкость. Его физико-химические свойства следующие: Температура К ( С): кипения -252,8 (20) кристаллизации -259,1 (14) Предел воспламенения (Н 2 +О 2 ) С 350-380 Плотность, г/см 3 : твердого 0,087 жидкого 0,071 Вязкость приминус 20 К МПа∙с 0,0087 Удельная теплоемкость: при -251,8 С, кДж/(кг·К) 9,7 Удельная теплопроводность: при 21 С и p=0,1 МПа, Дж/м∙с 10,8. В жидком водороде замерзают все газы, кроме гелия. При обыч- ных условиях водород является инертным газом, но обладает свойст- вом диффундировать в металлы, вызывая водородную коррозию. Вследствие этого металлы становятся хрупкими. 46 Водород обладает высокой термической стабильностью, он за- метно разлагается на атомы только при температурах выше 2500 С, поэтому в некоторых ЖРД он используется для охлаждения камер сго- рания и реактивного сопла. Одним из недостатков жидкого водорода является его низкая плотность по сравнению с другими жидкими горючими. Вторым суще- ственным недостатком является способностьжидкого водорода сжи- маться при увеличении давления. Обычно жидкости несжимаемы. Жидкий водород сжимается и при этом изменение его объема отвеча- ют характеристическому уравнению pv=RT. Это свойство существенно усложняет выбор конструкции и параметров насосов ТНА. Соотношение между расходом горючего и окислителя, характе- ризующееся параметрами αи k 0 , для водорода меняется в очень широ- ких пределах в зависимости от окислителя. Так водород с кислородом дает удельный импульс 415-425 с при α=0,4, то есть при значительном отступлении по стехиометрии, когда α=1,0. Это затрудняет выбор кон- струкции, так как приα =0,4 объем баков для горючего – водорода должен быть почти в 2,0 раза больше, чем при стехиометрии. Технология получения жидкого водорода состоит из двух основ- ных стадий: получение газообразного водорода и сжижение газообраз- ного водорода. В ракетной технике применяют жидкий водород и его смеси с твердым водородом. Газообразный водород в основном получают конверсией природ- ного газа с водяным паром по уравнению: СН 4 +Н 2 О → СО+Н 2 +206,37 кДж (2.3) Полученный газообразный и затем сжиженный водород с целью улучшения характеристик подвергают дальнейшему охлаждению до получения шугообразного водорода, который представляет собой смесь жидкого и твердого (30-50 %) водорода. По сравнению с жидким шугообразный водород имеет большую плотность и меньшую испа- ряемость. Это позволяет увеличить полезную нагрузку ракет примерно на 30-40 % и сократить потери водорода при эксплуатации почти в 10 раз. жүктеу/скачать 1.91 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|