Экспериментальное исследование теплофизических свойств жидкого чистого гидразина при различных температурах и давлениях
Опубликовано: 23.10.2019
Авторы: Алтунин В.А., Давлатов Н.Б., Зарипова М.А., Сафаров М.М., Алиев И.Н., Яновская М.Л.
Опубликовано в выпуске: #10(94)/2019
DOI: 10.18698/2308-6033-2019-9-1922
Раздел: Авиационная и ракетно-космическая техника | Рубрика: Тепловые, электроракетные двигатели и энергоустановки летательных аппаратов
Рассмотрены области применения жидкого чистого гидразина и его производных. Ввиду отсутствия полных сведений о его теплофизических свойствах проведены экспериментальные исследования в широком диапазоне значений давления и температуры в условиях естественной конвекции. Для проведения таких исследований созданы экспериментальные установки и рабочие участки, на которых были реализованы различные современные методы измерений. Благодаря этому с высокой точностью удалось определить теплофизические свойства жидкого чистого гидразина. Полученные результаты представлены в виде таблиц. Разработаны пути повышения эффективности жидкого чистого гидразина, что позволит увеличить эффективность жидкостных ракетных двигателей и энергоустановок одно- и многоразового использования для летательных аппаратов воздушного, аэрокосмического и космического базирования.
Литература
[1] Гапоненко О.В. Основные направления развития прорывных технологий в космической деятельности России и проблемы их разработки и внедрения. Инженерный журнал: наука и инновации, 2019, вып. 6 (90). DOI: 10.18698/2308-6033-2019-6-1893
[2] NASA Strategic Technology Investment Plan. NASA, Office of the Chief Technologist, 2017. URL: https://www.nasa.gov/sites/default/files/atoms/files/2017-8-1_stip_final-508ed.pdf (дата обращения 24.05.2018).
[3] Коломенцев А.И., Байков А.В., Мартыненко С.И., Якутин А.В., Яновский Л.С., Теличкин Д.С., Цыгенхаген Ш. Проблема разработки микродвигательных установок. Изв. вузов. Авиационная техника, 2010, № 2, с. 53–55.
[4] Хавкин А.В., Гуляева Л.А., Белоусов А.И. Производство реактивных топлив повышенной плотности (Т-8В и Т-6). Мир нефтепродуктов. Вестник нефтяных компаний, 2015, № 4, с. 13–16.
[5] Аверьков И.С., Демская И.А., Катков Р.Э., Разносчиков В.В., Самсонов Д.А., Тупицын Н.Н., Яновский Л.С. Анализ энергетических возможностей составных углеводородных горючих для кислородных двигателей космических ракетных ступеней. Космическая техника и технологии, 2017, № 4 (19), с. 46–51.
[6] Дубовкин Н.Ф., Яновский Л.С., Шигабиев Т.Н., Галимов Ф.М., Иванов В.Ф. Инженерные методы определения физико-химических и эксплуатационных свойств топлив. Казань, Мастер Лайн, 2000, 378 с.
[7] Яновский Л.С., ред. Энергоемкие горючие для авиационных и ракетных двигателей. Москва, Физматлит, 2009, 400 с.
[8] Сафаров М.М., Картавченко А.В., Зарипова М.А. Температурная и концентрационная зависимости плотности водных растворов гидразина. Теплофзика высоких температур, 1993, т. 31, № 1, с. 301–312.
[9] Зарипова М.А. Экспериментальное исследование теплопроводности водных растворов триметилгидразина в зависимости от температуры и давления. Измерительная техника, 2013, № 2, с. 36–40.
[10] Pannetier G., Margineanu F. Diagrammes de Solidification et masses volumiques de melanges azoture d’hydraziniumhydrazines divorcement hydrates. Bull. Soc. Chem. France, 1972, no. 10, pp. 3725–3728.
[11] Zoirov H.A., Tagoev S.A., Safarov M.M., Toshov A.G., Zaripova M.A. Influence nanocatale to exchange of isobaric heat capacity ternary systems (hydrazine hidrate+water+oxide aluminium) in dependence temperature and pressures. Program and Extended abstracts, of 31th Thermal conductivity conference, 19th International Thermal expansions symposium, June 26–30, 2011, Saguenay. Quebec, Canada, 2011, p. 18.
[12] Zoirov H.A., Safarov M.M., Zaripova M.A., Toshov A.F., Tagoev S.A. Influence nanodimentions oxide titanium (TiO2) to exchange specific heat capacity hydrazinehydrate. Conference book. Budapest, 2011, pp. 212–214.
[13] Zoirov H.A., Safarov M.M., Tagoev S.A., Zaripova M.A., Tilloeva T.R. Influence catalis (14,5 % Ni (Al2O3)) and pressures to exchange thermodynamics properties hydrazine hydrate. Book of abstracts, 19 European Conference on Thermo-physical Properties, August 28 – September 1, 2011. Thessaloniki, Greece, р. 29.
[14] Zoirov H.A., Safarov M.M., Zaripova M.A., Anaqulov M.M., Toshov A.G. Applications: Influence of Carbon nanotube to exchange thermo- physical properties of hydrazinehydrate (rocket fuel) in dependence temperature and pressures. Shanghai, China, 2011, pp. 456–457.
[15] Safarov M.M., Zaripova M.A., Rajabov F.S., Turgunboev M.T. Heat conductivity of organic liquids containing Oxygen and Water Mixtures of Hydrazine in Wide State. Thermal Conductivity, 29 oct. — 1 Nov. 1995, USA, Oak Ridge, p. 126.
[16] Safarov M.M., Zaripova M.A., Rajabov F.S., Turgunboev M.T. Thermophysical Feature of Water Mixtures Mixed up With Hydrazine under various Temperature and Pressures. 14th European Conference on Thermophysical properties, Proceedings, September 16–19, 1996, Lyon, France, рp. 1141–1146.
[17] Safarov M.M., Zaripova M.A., Tilloeva T.R., Zoirov H.A. Density, Viscosity of Water Hydrazine hydrate solutions in dependence of Temperatures and Pressures. Thermodynamic Water Solutions. Berlin, 2008, р. 181.
[18] Safarov M.M., Zaripova M.A., Tilloeva T.R., Zoirov H.A. Thermal conductivity and thermodynamic properties of water, ethyl hydrazine solutions. Proceedings of the 30 International Thermal Conductivity Conference. Pittsburg, Pennsylvania, USA, 2009, pр. 841–847.
[19] Safarov M.M., Kartavchenko A.V., Zaripova M.A. Viscosity and density of aqueous solutions of hydrazine and phenylhydrazine as functions of temperature at atmospheric pressure. J. of Engineering Physics and Thermophysics, 1995, vol. 68, no. 2, рр. 252–254.
[20] Safarov M.M., Zaripova M.A. Density dependence of heat conductivity of aqueous hydrazine solutions within wide ranges of temperature and pressure. J. of Engineering Physics and Thermophysics, 1995, vol. 68, no. 3, рр. 390–394.
[21] Safarov M.M., Zaripova M.A., Rajabov F.S. Thermal capacity of aqueous aerozine solutions as a function of temperature and pressure. J. Measurement Techniques, 1996, vol. 39, no. 5, рр. 540–544.
[22] Safarov M.M., Zaripova M.A., Rajabov F.S. Equation state systems (aerozine+water) to the specific heat capacity data. 23th ICTP, October 26–29, 1997, USA, Pittsburg, PA, р. 441.
[23] Safarov M.M., Zaripova M.A., Tilloeva T.R., Zoirov H.A., Aminov Sh.A. Density and of hydrazinesubmitions under various temperatures and pressures equations state. 18th European Conference on Thermophysical Properties. France, 2008, р. 23.
[24] Данилов А.М. Применение присадок в топливах. 3-е изд. Санкт-Петербург, Химиздат, 2010, 360 с.
[25] Сидоров Л.Н., Юровская М.А., Борщевский А.Я., Трушков И.В., Иоффе И.Н. Фуллерены. Москва, Экзамен, 2005, 688 с.
[26] Мекалова Н.В. Фуллерены в растворах. Уфа, Изд-во «Уфимский гос. нефтяной техн. ун-т», 2001, 107 с.
[27] Шпилевский Э.М. Фуллерены — новые молекулы для новых материалов. Наука и инновации, 2006, № 5, с. 32–38.
[28] Витязь П.А., Шпилевский Э.М. Фуллерены в матрицах различных веществ. ИФЖ, 2012, т. 85, № 4, с. 718–724.
[29] Терехов А.И., Терехов А.А. Исследования и разработки в области фуллеренов в России: опыт наукометрического анализа. Российский химический журнал, 2006, т. 50, № 1, с. 114–118.
[30] Витязь П.А., ред. Фуллерены и наноструктуры в конденсированных средах. Сб. науч. ст. Минск, Изд-во «Институт тепло- и массообмена им. А.В. Лыкова НАН Беларуси», 2018, 299 с.
[31] Шушков С.В., Генарова Т.Н., Лещевич В.В., Пенязьков О.Г., Гусакова С.В., Егоров А.С., Говоров М.И., Присмотров Ю.А. Повышение скорости горения топлива при добавлении углеродных наноразмерных частиц. ИФЖ, 2012, т. 85, № 4, с. 797–803.
[32] Алтунин В.А., Алтунин К.В., Алиев И.Н., Гортышов Ю.Ф., Дресвянников Ф.Н., Обухова Л.А., Тарасевич С.Э., Яновская М.Л. Анализ исследований электрических полей в различных средах и условиях. ИФЖ. 2012, т. 85, № 4, с. 881–896.
[33] Алиев И.Н. О возможности использования электромагнитного поля для очистки от газовых пузырей сеток в топливных системах ракет. Магнитная гидродинамика, 1996, № 3, с. 376–378.
[34] Алиев И.Н., Юрченко С.О., Назарова Е.В. Особенности комбинированной неустойчивости заряженной границы раздела движущихся сред. ИФЖ. 2007, т. 80, № 5, с. 64–69.
[35] Алтунин В.А., Давлатов Н.Б., Зарипова М.А., Сафаров М.М., Платонов Е.Н., Яновская М.Л. Способы повышения эффективности теплофизических и термодинамических свойств жидких углеводородных и азотосодержащих горючих для двигателей и энергоустановок космического применения. Тр. 53-х чтений, посвященных разработке научного наследия и развитию идей К.Э. Циолковского (Калуга, 18–19 сентября 2018 г.), РАН, РАКЦ. Казань, Изд-во Казан. ун-та, 2019, с. 138–148.
[36] Алтунин В.А., Давлатов Н.Б., Зарипова М.А. Разработка способа повышения теплофизических свойств жидкого углеводородного горючего и охладителя. Авиакосмические технологии. Тез. докл. 19-й Междунар. научно-техн. конф. и школы молодых ученых, аспирантов и студентов. Воронеж, 7–8 июня 2018 г. Воронеж, Элист, 2018, с. 17–18.
[37] Алтунин В.А., Давлатов Н.Б., Зарипова М.А. Анализ путей повышения эффективности жидких горючих для космических двигателей и энергоустановок. Новые технологии, материалы и оборудование Российской авиакосмической отрасли. Материалы докл. Всерос. научно-практ. конф. с международным участием, посвященной 130-летию со дня рождения выдающегося авиаконструктора А.Н. Туполева. Казань, 8–10 августа 2018 г. Казань, Изд-во Казан. гос. техн. ун-та, 2018, т. 1, с. 326–330.
[38] Алтунин В.А., Давлатов Н.Б., Зарипова М.А. Некоторые пути увеличения теплофизических и термодинамических свойств жидкого азотосодержащего горючего и охладителя. Проблемы и перспективы развития двигателестроения. Материалы докл. Междунар. научно-техн. конф., посвященной генеральному конструктору аэрокосмической техники академику Н.Д. Кузнецову. Самара, 12–14 сентября 2018 г. Самара, Изд-во Самарского ун-та, 2018, с. 138.
[39] Алтунин В.А., Абдуллин М.Р., Платонов Е.Н., Давлатов Н.Б., Зарипова М.А., Сафаров М.М., Яновская М.Л. Разработка способов повышения эффективности теплофизических и термодинамических свойств жидких углеводородных и азотосодержащих горючих и охладителей для двигателей гиперзвуковых, аэрокосмических и космических летательных аппаратов. Материалы докл. 43-х Академических чтений по космонавтике, посвященных памяти акад. С.П. Королёва и других выдающихся отечественных ученых —пионеров освоения космического пространства. Москва, Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2019, т. 2, с. 71–72.
[40] Алтунин В.А., Абдуллин М.Р., Давлатов Н.Б., Шигапов Р.Р., Яновская М.Л. Исследование возможности интенсификации теплоотдачи к жидким и газообразным углеводородным и азотосодержащим горючим и охладителям. Сб. тез. докл. Всерос. научно-техн. конф. молодых ученых и специалистов «Авиационные двигателя и силовые установки». ФГУП «ЦИАМ им. П.И. Баранова», Москва, 28–30 мая 2019 г. Москва, Изд-во ФГУП «ЦИАМ им. П.И. Баранова», 2019, с. 316–317.
[41] Алтунин В.А., Абдуллин М.Р., Давлатов Н.Б. Разработка методик расчета тепловых процессов в рубашках охлаждения жидкостных ракетных двигателей на жидких и газообразных горючих и охладителях. Гагаринские чтения — 2019. Сб. тез. докл. 45-й Междунар. молодеж. науч. конф. Москва, МАИ, 2019, с. 150.
[42] Алтунин В.А., Давлатов Н.Б., Зарипова М.А., Платонов Е.Н., Яновская М.Л. Некоторые пути повышения эффективности углеводородных и азотосодержащих горючих космического применения. Военмех. Вестник БГТУ, 2019, № 55, с. 424–429.