Bor potasyum nitrat (BKNO3) pirotekniğinin hızlandırılmış yaşlandırma çalışması ile ömrünün belirlenmesi
Lifetime prediction of boron potassium nitrate (BKNO3) pyrotechnic by accelerated aging method
- Tez No: 695421
- Danışmanlar: PROF. DR. ZÜMRİYE AKSU
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Kimya Mühendisliği, Chemical Engineering
- Anahtar Kelimeler: BPN Pirotekniği, Bor Potasyum Nitrat, Bağlayıcı, Bozunma Kinetiği, Hızlandırılmış Yaşlandırma, Ömür Belirleme, BPN Pyrotechnic, Boron Potassium Nitrate, Binder, Decomposition Kinetics, Accelerated Aging, Lifetime Prediction
- Yıl: 2021
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Hacettepe Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 99
Özet
Bor, potasyum nitrat ve bağlayıcı bileşenlerinden oluşan bor potasyum nitrat (BPN) pirotekniği askeri alanlarda pim çekici, roket motor ateşleyicisi, gaz jeneratörü gibi piroteknik sistemlerde yaygın olarak kullanılmaktadır. BPN pirotekniğinin uzun yıllar depolanması sonucu malzeme yapısında yer alan borun potasyum nitratla tepkimeye girerek bozunmasına bağlı olarak performans çıktılarında düşüş gözlenebilmektedir. Dolayısıyla bu malzemenin performansını kaybetmeyeceği hizmet ömrünün önceden belirlenmesi gerekmektedir. Bu tez çalışmasında BPN pirotekniğinin ömrünün belirlenmesi amaçlanmıştır. Bu bağlamda, öncelikle bağlayıcı varlığının ve bor/potasyum nitrat karışım oranının değiştiği farklı BPN piroteknikleri üretilmiş ve piroteknik içeriğinin pirotekniğin performansı (kalorifik değer) ve bozunma (yaşlanma) kinetiği üzerindeki etkileri araştırılmıştır. Tüm BPN piroteknikleri için elde edilen performans çıktıları karşılaştırıldığında, BPN içeriğinde bağlayıcı olup olmamasının BPN pirotekniğinin performansı üzerinde etkisinin olmadığı, yakıtça (borca) zengin BPN karışımlarının performanslarının ise yakıt (bor) oranı daha düşük olan BPN karışımlarından biraz daha yüksek olduğu saptanmıştır. Ayrıca tüm BPN piroteknikleri için DSC/DTA analiziyle ASTM E698-11 Standardı (Flynn/Wall/Ozawa Yöntemi) kullanılarak birinci dereceden olduğu kabul edilen bozunma (yaşlanma) kinetiği hız denklemleri sıcaklığa bağlı olarak çıkartılmış ve 25 °C'ta 10 yıl depolanmaları sonucu gerçekleşecek bozunma oranları hesaplanarak karşılaştırılmıştır. Sonuçlar, bağlayıcı olup olmaması ve bor/potasyum karışım oranından bağımsız olarak, tüm BPN pirotekniklerinin 25 ºC'ta 10 yıl depolanması sonucu bozunma oranlarının ihmal edilebilir düzeyde olduğunu göstermiştir. Tez çalışmasının sonraki aşamasında ise, askeri sistemlerde kullanılmakta olan BPN 1 pirotekniği için hızlandırılmış yaşlandırma çalışması yapılarak, performans göstergesi olarak kalorifik değerindeki değişim incelenmiş ve pirotekniğin ömrü belirlenmiştir. Bu amaçla yaşlandırılmamış BPN 1 pirotekniği için elde edilen, sıcaklığa bağlı bozunma reaksiyonu hız denklemi kullanılarak, ortalama 25 ºC'ta 10, 20 ve 30 yıllık depolanma sürelerindeki bozunma oranlarına hızlandırılmış yaşlandırma sıcaklığı olarak seçilen 50 ºC'ta sırasıyla 8, 16 ve 24 günde ulaşılacağı hesaplanmıştır. Belirlenen koşullarda gerçekleştirilen hızlandırılmış yaşlandırma çalışmaları sonucunda, yaşlandırılmış BPN 1 numunelerinin kalorifik değerlerinde önemli bir değişim olmadığı görülmüş ve pirotekniğin sızdırmaz koşullarda (nem ve oksijen etkisi olmadan) 25 ºC'ta en az 30 yıl depolama ömrünün olduğu saptanmıştır.
Özet (Çeviri)
Boron Potassium Nitrate (BPN) pyrotechnic, composed of boron, potassium nitrate and binder, is widely used in military applications as retractable actuators, rocket motor igniters and gas generators. After years of storage, boron and potassium nitrate in the composition can react, and composition can degrade resulting in performance loss. As a result, it is essential that the service life in which the performance of the composition will not decrease should be determined. In this thesis study, determination of the service life of BPN pyrotechnic is aimed. In this context, firstly different BPN compositions with and without binder, and different boron/potassium nitrate ratios were prepared. Effect of the composition formulation on the pyrotechnic performance (calorific output) and aging kinetic is studied. As the performance result of the compositions compared, it is seen that the existence of binder in the composition has no effect on BPN performance. Moreover fuel (boron) rich BPN compositions showed higher performance than the compositions with relatively lower boron ratio. Furthermore, by using DSC/DTA analysis and ASTM E698-11 Standard (Flynn/Wall/Ozawa Method), decomposition (aging) kinetics which assumed as first order of the all BPN pyrotechnics were determined with respect to temperature, and decomposition ratio of the compositions were calculated and compared for 25 ºC – 10 years storage condition. Results showed that the decomposition ratios of the all the BPN pyrotechnics were negligible regardless of the existence of binder and boron/potassium nitrate ratio of the formulation. In the next stage of the thesis, accelerated aging study was performed on the BPN 1 composition which is used in military systems and change in the calorific output was investigated as a performance indicator; and service life was determined. For this purpose, unaged BPN 1 composition's kinetic equation was determined with respect to temperature. With this equation, it is determined that to achieve the decomposition ratios at 25 ºC for 10, 20 and 30 years; accelerated aging at 50 ºC for 8, 16 and 24 days were required. After the aging studies at these conditions, it was seen that there is negligible change in the calorific outputs of the composition and it is concluded that within hermetic conditions (with no oxygen and moisture effect) BPN 1 has a service life of minimum 30 years at 25 ºC.
Benzer Tezler
- Dikkat eksikliği hiperaktivite bozukluğu olan çocuklarda etiyolojik faktörlerin değerlendirilmesi: Serumda bor ve selenyum düzeyleri
Assessment of etiologic factors in children with attention deficit hyperactivity disorder: Serum levels of boron and selenium
ELİF DENİZ
Tıpta Uzmanlık
Türkçe
2008
Aile HekimliğiErciyes ÜniversitesiAile Hekimliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. SELÇUK MISTIK
- Borlanmış AISI M35 ve AISI M42 çeliklerinin karakterizasyonu ve aşınma davranışlarının incelenmesi
Characterization of the boronized AISI M35 & M42 steels and investigation of the wear behavior
MEHMET KÜÇÜKKURT
Yüksek Lisans
Türkçe
2015
Metalurji MühendisliğiAfyon Kocatepe ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. HALİL AYTEKİN
- Borlama yüzey kaplama teknolojisinin bir dizel motorun yanma odası elemanlarına uygulanması
Application of boronizing technique to a diesel engines' combusiton chamber parts
UĞUR ÖZTÜRK
Doktora
Türkçe
2015
Makine MühendisliğiFırat ÜniversitesiMakine Eğitimi Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HANBEY HAZAR
- Borik asit (H3BO3) katkılı bir alsicu alaşımı kaymalı yatak malzemesinin mekanik ve mikroyapı özelliklerinin incelenmesi
Bori̇k asi̇t (H3BO3) katkılı bi̇r alsicu alaşımı kaymalı yatak malzemesi̇ni̇n mekani̇k ve mi̇kroyapı özelli̇kleri̇ni̇n i̇ncelenmesi̇
YUSUF YAKUT
Yüksek Lisans
Türkçe
2015
Metalurji MühendisliğiFırat ÜniversitesiMetalurji Eğitimi Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MEHMET KAPLAN
- Barit ve bor bileşiklerinin ladin odununda tutunabilme özelliği ve dış mekan mobilyalarında kullanılabilme olanakları
Feature retenti̇on on spruce wood of bari̇te and boron compounds and abi̇li̇ty of usi̇ng at furni̇ture of outdoor olanaklari
SEREN ÇİÇEK
Yüksek Lisans
Türkçe
2015
Ağaç İşleriArtvin Çoruh ÜniversitesiOrman Endüstri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. HÜSEYİN PEKER