Влияние внешней температуры на скорость горения твердого топлива.
Влияние внешней (начальной) температуры топлива на скорость горения объясняется зависимостью скорость гомогенных и гетерогенных реакций.
Вследствие низкой теплопроводности топлива в темном слое происходит крутое снижение температуры до Тнач=То. В этой области возникают большие температурные градиенты, что ведет к существенной перестройке ведущих химических реакций.
При повышении начальной температуры ведущими становятся реакции в конденсированной фазе.
Экспериментально обнаружено и показано, что при увеличении начальной температуры заряда скорость увеличивается.
Увеличение скорости ведет к более быстрому газовыделению и росту давления и тяги.
Обычно используют зависимости скорости горения от начальной температуры с добавлением коэффициента зависящего от Тнач.
Воспользовавшись функцией градиента
, можно получить для приближенных
расчетов зависимость:
.
Для различных топлив
Для баллиститных – ближе к верхнему пределу.
Для смесевых – к нижнему.
Эрозионное горение твердого топлива.
Горение твердого топлива, как правило, сопровождается обтеканием его высокотемпературными продуктами сгорания. Возникает так называемый эрозионный эффект.
Эрозионный эффект – это эффект разрушения поверхности под воздействием движущегося однофазного или двухфазного потока.
Вступает в силу конвективная составляющая газового потока продуктов сгорания.
По мере приближения заряда к соплу, конвективная составляющая (т.е скоростная составляющая) увеличивается (V) и эрозионный эффект растет.
Основная причинна этого явления состоит в интенсивности процессов тепло-массо-переноса.
В результате воздействия газового потока происходит турбулизация и приближение зоны горения к поверхности топлива.
Усиленный подвод тепла к поверхности горения интенсифицирует химические реакции и приводит к увеличению скорости горения.
Если на поверхности горения имеется жидкая или пенообразная пленка, то происходит сдувание частиц, что также ведет к увеличению скорости горения – эрозия за счет частиц.
Скорость потока в цилиндрическом канале изменяется в диапазоне 150…450 м/с. Наибольшее значение – ближе к соплу.
Известна лишь опытная зависимость для эрозионного горения:
,
где
U
и
- скорость эрозионного горения и при
V=0;
Kv – постоянная для данного топлива.
Для баллиститных топлив
По длине цилиндрического канала скорость обтекания растет. Это значит, что растет скорость горения в сторону сопла.
При таких условиях скорость эрозионного эффекта приводит к деформации заряда и он становится вместо цилиндрического – дифузорным.
Также изменение формы может приводить к видимому увеличению давления в камере сгорания.
Определение скорости горения.
Скорость горения твердых топлив всегда определяется экспериментально.
Находится зависимость U(Pк).
Определяется скорость после заливки основного заряда из которого в специальном месте делаются вырезки.
Из вырезок изготавливаются цилиндрические образцы.
Образцы бронируются по боковой поверхности цилиндра и одному из торцов. Бронирование – процесс нанесения несгораемого вещества (эпоксидной смолы) на поверхности с целью исключения их из процесса горения заряда.
???????? торцевая поверхность обеспечивает горение с постоянным по времени законом S() = const.
Образцы поочередно помещаются в бомбу – постоянного давления (давление задается).
Длина выгорания фиксируется либо по ?диаграмме? Р(), либо по перегорающим константам.
Скорость определяется делением
(при
Р)Строится зависимость U(Р) и определяется b и .
Другие факторы, влияющие на скорость горения:
Деформации заряда.
Перегрузки.
Особенности 2х составных зарядов.
Нестационарность