Закономерности горения композиций на основе активного связующего и нитрата аммония

• Автор: Е Зо Тве
• Шифр специальности: 05.17.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 136 с. : ил.

Оглавление
Введение.

Часть 1. Литературный обзор

1.1. Свойства нитрата аммония ПА.

1.1.1. Физикохимические свойства

1.1.2. Термодинамические свойства

1.1.3. Кристаллические модификации

1.2. Горение НА и модельных смесей на его основе

1.2.1. НА без добавок.

1.2.2. НА с катализаторами

1.2.3. НА с древесным углем.

1.2.4. НА с металлами.
1.3. Термическое разложение НА
1.3.1. Механизм термического разложения НА
1.3.2. Распад НА с катализаторами.
1.4. Механизм горения баллиститных порохов
1.4.1. Ведущая зона горения некатализированных порохов.
1.4.2. Ведущая зона горения порохов с катализаторами
1.5. Пороха и газогенерирующие составы на основе НА.
1.6. Постановка задачи работы.
Часть 2. Экспериментальная часть
2.1. Объекты исследования.
2.1.1. Состав и свойства образцов порохов.
2.1.2. Состав и свойства образцов топлив
2.1.3. Свойства компонентов порохов и топлив
2.1.4. Свойства каталитических добавок
2.2. Методы исследования
2.2.1. Методика изготовления образцов порохов.
2.2.2. Методика изготовления образцов топлив
2.2.3. Определение скорости горения образцов
2.2.4. Определение температурного профиля в волне горения.
2.3. Термодинамические расчеты порохов и топлив с НА
2.4. Закономерности горения порохов с НА
2.4.1. Влияние содержания НА на скорость горения порохов
2.4.2. Влияние металлического горючего на горение порохов с НА
2.4.3. Влияние сажи на горение различных порохов с НА.
2.4.4. Горение порохов с фазостабилизированным НА.
2.5. Закономерности горения активных связующих с НА.
2.5.1. Горение связующих без НА.
2.5.2. Влияние дисперсности НА на скорость горения связующих
2.6. Регулирование скорости горения различных составов с НА.
2.6.1. Порох 1 с НА и без него
2.6.2. Порох 5 с НА и без него
2.6.3. Порох 6 с НА и без него
2.6.4. Порох 6 с НА и металлическими горючими.
2.6.5. Связующее 2 с НА.
2.7. Температурный профиль в волне горения порохов с НА.
2.7.1. Порох 6 с НА и без него
Порох 6 без НА
Порох 6 с НА с 1,5 ф4 и без него
Температура горения Тг пороха 6 с НА с ф4 и без него
Порох 6 с НА и различными катализаторами
2.7.2. Порох 1 с НА
2.8. Обсуждение результатов
Влияние НА на скорость горения батлиститных порохов
Влияние металлического горючего и сажи на горение порохов с НА
Влияние дисперсности НА на горение активного связующего
Регулирование скорости горения порохов с НА
Температурный профиль в волне горения порохов
Возможности практического использования результатов работы.
Выводы.
Список литературы


Показано, что влияние НА на горение этих связующих зависит от теплоты и скорости их горения, дисперсности НА и давления: НА может как уменьшать, так и увеличивать скорость горения связующих. Горение указанных композиций может происходить как горение единой системы или распространяться (в случае быстрогорящего связующего и крупного окислителя) по прослойкам связующего. Для композиций на основе баллиститных порохов предложена физико-химическая модель их горения. Показано, что конденсированная фаза состоит из прогретого слоя и широкой зоны расплава НА, в которой протекают экзотермические реакции между промежуточными продуктами распада пороха и НА, и выделяется основное (% для образцов без катализатора при р > 6 МПа и % для образцов с катализаторами при р > 2 МПа) количество тепла, необходимого для распространения горения. Показано, что существенное влияние катализаторов на скорость горения изученных систем с НА обусловлено их действием в к-фазе. Показаны широкие возможности регулирования величины скорости горения (до 5-7 раз) и снижения зависимости её от давления для топлив на баллиститной основе с высоким (до -%) содержанием НА, основными продуктами горения которых являются Н, Ы2 и С. Использование в таких составах модифицирующей добавки ф-4, предложенной ранее в работах Д. Л. Русина [2] позволяет получать заряды с высокими физикомеханическими характеристиками методом проходного прессования. Диссертация состоит из введения, литературного обзора, экспериментальной части, обсуждения результатов, выводов, списка литературы, включающего источников. Работа изложена на 6 страницах машинописного текста, содержит рисунков и таблиц. Публикации. По теме диссертации опубликовано 7 статей. Автор выражает благодарность и признательность профессору Деписюку А. П. за руководство научной работой и помощь при проведении научных исследований и обсуждении результатов. Автор также благодарит преподавателей, сотрудников кафедры ХТВМС РХТУ им. Д. И. Менделеева, студентов-дипломников, которые оказали большую помощь при проведении исследований. Часть 1. Нитрат аммония (НА) представляет собой кристаллическое, белое, твердое, гифоскопичное вещество с молекулярной массой 0, кг. Гифоскопичность НА по данным [3] представлена в таблице 1. НА является слабым окислителем. Плотность НА при стандартных условиях равен 1, г/см3. Температура плавления НА 9,6°С. Температура кипения НА 5°С по данным [3]. Растворимость НА (г/0г растворитель): в воде 9 (0°С), 2 (°С), 6 (‘С), (0°С); в жидком NH3 1 (вС). НА также растворяется в метаноле, этаноле и пиридине. Эмпирическая формула: Н|Ы3 ,или (МН4Ы). НА принадлежит классу ониевых солей, веществ, получивших путем протонной передачи от кислоты к основанию. Характерная особенность таких составов, как известно, является обратимость протона от катиона к аниону с образованием исходных молекул кислоты и основания. Водородный показатель pH для НА составляет 5,9'0,2. Таблица 1. Основные требования но ГОСТ 7- для НА представлены в таблице 1. Таблица 1. Теплота образования (АН0! Дж/моль (,9 кДж/кг): при Н (г) Теплоемкость (ср): 1, кДж/кг*К при 3 К (0, кал/г-град при 0°С). Значения теплоемкости нитрата аммония при различных температурах приведены в таблице 1. Таблица 1. Температура, К (°С) Теплоемкость (Ср), кДж/кг. К (кал/г. Теплопроводность (А,): 0,8 Вт/(м*К) при 3 К. Твердый НА в интервале температур от - до 9,6°С имеет пять кристаллических модификации, термодинамически устойчивых при атмосферном давлении [4]. Переход из одной модификаций в другую сопровождается изменениями кристаллической структуры и кристаллической решетки, (таблица 1. Таблица 1. Эти процессы являются обратимыми и сопровождаются выделением (или поглощением) тепла и скачкообразным изменением удельного объема, теплоемкости, энтропии и т. В таблице 1. Таблица 1. Среднее значение плотности НА при модификации II (5. С) 1. III (. С) - 1. IV (. С) - 1. Таким образом, при переходе Ш-1У плотность изменяется приблизительно на 4% [8]. В запатентованной работе [9] представлена зависимость плотности НА от температуры в диапазоне -0°С (рис. Рис.