„Rakéta-hajtóanyag” változatai közötti eltérés
| [ellenőrzött változat] | [ellenőrzött változat] |
Tartalom törölve Tartalom hozzáadva
a Visszaállítottam a lap korábbi változatát Alfa-ketosav (vita) szerkesztéséről Creert szerkesztésére Címke: Visszaállítás |
|||
24. sor:
Az összes heterogén szilárd üzemanyag két alapvető komponense az oxidálószer és a redukálószer (vagy tüzelőanyag). A begyújtás során közölt energia hatására ez a két komponens reakcióba lép egymással, a reakció során pedig hő és gázok fejlődnek. Az érthetőség kedvéért a továbbiakban a kálium-nitrát/szén üzemanyag égése van részletezve. A kálium-nitrát (oxidálószer) hő hatására elbomlik oxigénre, nitrogénre és kálium-oxidra, a következő reakció szerint:
: <math> \mathrm{2\ KNO_3 \rightarrow K_2O + N_2 + 2,5\ O_2 - 151\text{ kcal}}</math>
A keletkező oxigén reakcióba lép a [[szén]]nel (tüzelőanyag), [[szén-dioxid]]ot és [[szén-monoxid]]ot eredményezve. A reakció során hő szabadul fel:
: <math> \mathrm{nC + (n+m)O_2 \rightarrow mCO_2 + (n-m)CO + 94m\text{ kcal} + 26(n-m)\text{ kcal}}</math>
Az összesített reakció a sztöchiometrikus együtthatókat elhanyagolva a következőképpen néz ki:
: <math> \mathrm{KNO_3 + C \rightarrow K_2O + N_2 + CO_2 + CO} + Q
ahol Q a keletkező hőmennyiséget jelöli. A mellékreakciók során valamennyi [[kálium-oxid]] is reagál a szén-dioxiddal, kálium-karbonátot eredményezve, illetve valamennyi kálium-karbonát elpárolog, ami egy kevés hőt von el a rendszerből. A végső reakció tehát nagyjából a következőképpen néz ki:
42. sor:
A fentiek fényében látható, hogy egy adott oxidálószer/redukálószer-páros fajlagos impulzusa nem feltétlenül akkor a legnagyobb, ha az oxidálószer bomlása során a tüzelőanyag teljes oxidációjához éppen elegendő mennyiségű [[oxigén]] keletkezik. A kálium-nitrát/szén üzemanyagnál maradva: ha a sztöchiometriát nézzük, egy mól KNO<sub>3</sub> bomlása 1,25 mól O<sub>2</sub>-t eredményez, ami 1,25 mól szén CO<sub>2</sub>-dá való oxidálásához elég.
Ez tömegarányban kifejezve ~75/15=90 KNO<sub>3</sub>/C keveréket jelent, a keverék fajlagos impulzusa pedig
A sztöchiometrikus aránytól eltérő, 80/20=100
Több szén (75/15C helyett 70/20, 60/30, 50/40? )esetében az üzemanyag oxigéntartalma nem elég a szén teljes oxidációjához, az égés során kb. kétszer annyi szén-monoxid keletkezik, mint szén-dioxid. Az égéstermékek kisebb molekulatömege miatt nagyobb a kiáramlási sebesség és magasabb a fajlagos impulzus. Ha azonban még több szenet adagolunk a keverékhez, akkor ismét csak csökkenni fog az Isp, mert ennek már a felszabaduló hőmennyiség látja kárát. Egy [[molekula]] CO<sub>2</sub> képződésekor ugyanis 94 kcal hő szabadul fel, míg ugyanez az érték a CO esetében jóval kisebb, csupán 26 kcal/mól. Meg kell találni tehát az arany középutat, ami a legmagasabb fajlagos impulzust eredményezi. Nagyon megkönnyíti dolgunkat egy üzemanyag-szimuláló program használata (pl. Propep, Guipep) amelyek szerencsére elérhetőek a világhálón.
| |||