Modeling kinetics and thermodynamics of amine based fuel and oxidizer interactions

Bu çalışmada, roket motorlarında kullanılan hipergolik sıvı yakıt çiftlerinin yanması öncesindeki alevlenme gecikmesi zamanı üzerinde etkili parametreler modellenmesi çalışılmıştır. Hipergolik yanma, hipergolik sıvı yakıt çiftinin karışması esnasında açığa çıkan ısı enerjisi ile buhar fazına geçen yakıt çiftinin gaz fazı reaksiyonları ile başlamaktadır. Karışım ısısının karışımın son sıcaklığı ve türlerin sıvı ve buhar fazlarındaki dağılımındaki rolünü anlamak için bir model çalışması yürütülmüştür. Hipergolik yakıt çiftine benzerliği ve literatür verilerinin erişilebilirliği göz önünde bulundurularak su ve nitrik asit model bileşenleri olarak seçilmiştir. Seçilen ikili sıvı karışımlarının artık molar Gibbs serbest enerjilerini ve sistemin sıvı – buhar dengesini tahmin etmek için iki katsayılı Margules, van Laar ve UNIFAC ikili aktivite katsayısı modelleri kullanılmıştır. Bununla birlikte, karışım esnasındaki entalpi, entropi, Gibbs serbest enerjisi ve bağlanma enerjilerinin tahmin edilmesi için yoğunluk fonksiyonel teorisi (DFT) tabanlı Gaussian09 yazılımı ile hesaplamalar yapılmıştır. Bileşenlerin karışım ısısını ölçmek için basit bir kalorimetre sistemi kurulmuştur. Bu deneylerden elde edilen veriler, tahminler ile kıyaslanmıştır. Deneysel veri ve DFT yöntemleri ile elde edilen veri karşılaştırılmıştır. Her iki yöntemle elde edilen karışım ısılarının kompozisyona bağlı benzer eğilim gösterdiği görülmekle birlikte DFT ile elde edilmiş tahminlerin kalorimetre ile elde edilmiş verilerden yaklaşık 8 kat daha büyük olduğu görülmüştür. Bu çalışmada ortaya çıkarılan yöntem, yakıt çiftinin karışım ve sıvı – buhar faz davranışlarını ve alevlenme gecikmesini tahmin etmek amacı ile genişletilebilir.