تحلیل عددی-پارامتری عملکرد شیمیایی بسترهای کاتالیستی پراکسیدهیدروژن به منظور کاربرد در رانشگرهای تک پیش رانه فضایی

هدف از ارائه این مقاله، تحلیل عملکرد شیمیایی بسترهای کاتالیستی پراکسید هیدروژن به دو روش عددی و پارامتری می باشد. عملکرد شیمیایی مناسب بستر کاتالیستی، به عنوان یکی از اجزاء اصلی رانشگرهای تک پیشرانه، نقش به سزایی در رسیدن به دو هدف اصلی در طراحی (کمینه سازی وزن و بیشینه سازی ضربه ویژه) ایفا می کند. بنابراین، به منظور بررسی تاثیر قطر گرانول (گوی های) کاتالیستی بر نحوه عملکرد شیمیایی بستر، طول بهینه و میزان افت فشار، شبیه سازی هایی برای بسترهای با قطرهای مختلف گوی های کاتالیستی به قطرهای ۴/۰ الی ۹/۰ صورت پذیرفته است. در شبیه سازی ها، پراکسیدهیدروژن ۹۰%، با سرعتی ۰۱۴/۰ متر بر ثانیه به عنوان سیال ورودی تعریف گردیده است. در هر شبیه سازی، تغییرات غلظت اجزاء واکنش در طول بستر کاتالیستی برای ورودی جریان پراکسیدهیدروژن مایع تعیین شده است. محاسبه افت فشار در اثر عبور جریان در طول بستر کاتالیستی، از دیگر فعالیت های این مطالعه است. نتایج این مطالعه حاکی از آنست که با افزایش قطر گوی های کاتالیستی، میزان سطح موثر واکنش کاهش پیداکرده و طول مورد نیاز بستر کاتالیستی جهت تجزیه کامل پیش رانه نیز افزایش می یابد. علاوه بر طول مورد نیاز برای تجزیه کامل پراکسیدهیدروژن، افت فشار ایجادشده در بسترهای کاتالیستی مختلف نیز محاسبه و مورد ارزیابی قرارگرفته است. نتایج بررسی افت فشار بستر کاتالیستی نشان می دهد که در یک سرعت پیش رانه مشخص، در قطر خاصی کمینه افت فشار ایجاد خواهد شد. دلیل این امر برهم کنش تاثیرات میزان سطح واکنش و طول بستر کاتالیستی بر افت فشار ایجادشده در طی فرآیند تجزیه پیش رانه نسبت داده شد. صحه گذاری و تایید نتایج تحلیل با نتایج تجربی صورت پذیرفته است.

کلیدواژه ها:

Chemical performance ، catalytic beds ، hydrogen peroxide ، monopropellant thruster ، عملکرد شیمیایی ، بسترهای کاتالیستی ، پراکسیدهیدروژن ، رانشگرهای تک پیش رانه فضایی