Geri Dön

Modeling kinetics and thermodynamics of amine based fuel and oxidizer interactions

Amin bazlı yanıcı ve oksitleyici etkileşiminin kinetik ve termodinamiğinin modellenmesi

  1. Tez No: 704850
  2. Yazar: MELİKE ÖZKAN ÖZER
  3. Danışmanlar: PROF. DR. DENİZ ÜNER, PROF. DR. VİKTORYA AVİYENTE
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: Kimya Mühendisliği, Chemical Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2021
  8. Dil: İngilizce
  9. Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: 181

Özet

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.

Özet (Çeviri)

This study is conducted to develop a model for the parameters that determine the ignition delay time during hypergolic combustion of liquid bipropellants in rocket engines. Hypergolic combustion utilizes the heat of mixing between the fuel and the oxidizer for ignition. A model study is conducted in order to understand the role of heat of mixing on the final temperature and final distribution of species between a vapor and a liquid phase. Water and nitric acid were selected as model compounds, due to the availability of the data and similarity of the system to binary liquid propellants. In order to be able to generalize the conclusions, alternative methods were used to obtain mixture state energies and vapor-liquid equilibrium data. Two constant Margules, van Laar and UNIFAC binary activity coefficient models were used to estimate both excess Gibbs free energy of the selected mixture and its vapor-liquid equilibrium. Moreover, density functional theory (DFT) estimations were performed using Gaussian09 software to estimate enthalpy, entropy, Gibbs free energy and binding energy upon mixing. The predictions were compared to the experimental data. A simple calorimetry system was constructed to measure the mixing enthalpy. The measured values are compared with the estimations. The experimental heat of mixing data was compared with DFT results. Although the estimations showed similar behavior in trend, it was shown that the estimations by DFT is almost eight times larger in magnitude than experimental results. Estimation models were also used and compared with the experimental data. The methodology developed in this study can be extended to estimate the behavior of binary liquid propellants and their ignition delay times.

Benzer Tezler

  1. Computer-aided exergy and energy analysis of the vacuum distillation unit

    Vakum distilasyon ünitesinin bilgisayar destekli ekserji ve enerji analizi

    SENA KURBAN

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2021

    Enerjiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. SERDAR YAMAN

  2. Multiscale modeling and study on the exfoliation and electronic properties of functionalized graphene analogs

    Fonksiyonlaştırılmış grafen analoglarının yapraklanması ve elektronik özellikleri üzerine çok ölçekli modelleme

    BERKAY SÜTAY

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2016

    Kimyaİstanbul Teknik Üniversitesi

    Fizikokimya Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. MİNE YURTSEVER

  3. Yalıtım malzemesi enjeksiyon süreci optimize edilmiş yeni bir buzdolabı kabini tasarımı

    Designing a new refrigerator cabinet based on optimization of the insulation material injection

    FIRAT AKAR

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2015

    Enerjiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Enerji Bilim ve Teknoloji Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. İLYAS BEDİİ ÖZDEMİR

  4. Tavuk derisinden jelatin ekstraksiyonunda proses koşullarının kinetik ve termodinamik parametrelere etkisi

    Effects of process conditions on kinetics and thermodynamic parameters in gelatin extraction from chicken skin

    ÜMRAN CANSU

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2019

    Gıda MühendisliğiYüzüncü Yıl Üniversitesi

    Gıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. GÖKHAN BORAN