एक नेस्टेड पेचदार संरचना के साथ एक उपन्यास ईंधन अनाज का उपयोग करके हाइब्रिड रॉकेट इंजन के दहन प्रदर्शन में सुधार करना
Summary
हाइब्रिड रॉकेट इंजन के दहन प्रदर्शन में सुधार करने के लिए एक उपन्यास नेस्टेड पेचिक संरचना के साथ एक ठोस ईंधन अनाज का उपयोग करने वाली तकनीक प्रस्तुत की जाती है।
Abstract
एक उपन्यास ईंधन अनाज संरचना का उपयोग कर एक संकर रॉकेट इंजन के दहन प्रदर्शन में सुधार करने के लिए एक तकनीक प्रस्तुत की है। यह तकनीक एक्रिलोनिट्रिल ब्यूटाडीन स्टाइरीन और पैराफिन आधारित ईंधनों की विभिन्न प्रतिगमन दरों का उपयोग करती है, जो आसन्न वैन के बीच खांचे पर गठित भंवर प्रवाह और रिसर्चर क्षेत्रों द्वारा पदार्थ और ऊर्जा दोनों के आदान-प्रदान को बढ़ाती है। अपकेंद्रित्र कास्टिंग तकनीक का उपयोग पैराफिन आधारित ईंधन को त्रि-आयामी मुद्रण द्वारा किए गए एक्रिलोनिट्रिल ब्यूटाडीन स्टाइरीन सब्सट्रेट में डालने के लिए किया जाता है। ऑक्सीडाइजर के रूप में ऑक्सीजन का उपयोग करना, उपन्यास ईंधन अनाज के दहन प्रदर्शन की जांच करने के लिए परीक्षणों की एक श्रृंखला आयोजित की गई थी। पैराफिन आधारित ईंधन अनाज की तुलना में, एक नेस्टेड पेचिक संरचना के साथ ईंधन अनाज, जिसे पूरे दहन प्रक्रिया में बनाए रखा जा सकता है, प्रतिगमन दर में महत्वपूर्ण सुधार और दहन दक्षता में सुधार में महान क्षमता दिखाई दी।
Introduction
हाइब्रिड रॉकेट इंजन के दहन प्रदर्शन में सुधार करने के लिए एक तकनीक की तत्काल आवश्यकता है। आज तक, हाइब्रिड रॉकेट इंजनों के व्यावहारिक अनुप्रयोग अभी भी ठोस और तरल रॉकेट इंजन1,2की तुलना में बहुत कम हैं। पारंपरिक ईंधनों की कम प्रतिगमन दर हाइब्रिड रॉकेट इंजन3,4के लिए जोर प्रदर्शन में सुधार को सीमित करती है । इसके अलावा, आंतरिक प्रसार दहन 5 के कारण इसकी दहन दक्षता अन्य रासायनिक ऊर्जा रॉकेट की तुलना में थोड़ी कम है, जैसा कि चित्र1में दिखायागया है। यद्यपि विभिन्न तकनीकों का अध्ययन और विकास किया गया है, जैसे किबहु-बंदरगाहों का उपयोग6,एडिटिव्स7,8,9,तरल ईंधन10,11,12,भंवर इंजेक्शन13,फलाव14,और धोखा शरीर15,ये दृष्टिकोण मात्रा उपयोग, दहन दक्षता, यांत्रिक प्रदर्शन और अतिरेक गुणवत्ता में समस्याओं से जुड़े हैं। इस प्रकार अब तक, ईंधन अनाज के संरचनात्मक सुधार, जिसमें ये कमियां नहीं हैं, ने दहन प्रदर्शन16, 17में सुधार के प्रभावी साधन के रूप में अधिक ध्यान आकर्षित किया है। त्रि-आयामी (3 डी) प्रिंटिंग के आगमन ने जटिल पारंपरिक अनाज डिजाइनों या गैर-चिकित्सा ईंधन अनाज 18 ,19,20, 21, 22, 23, 24, 25 , 26 , 27,28,29,30का उत्पादन करने की क्षमता के माध्यम से हाइब्रिड रॉकेट इंजनों के प्रदर्शन को बढ़ाने का एक प्रभावी तरीका है। हालांकि, दहन प्रक्रिया के दौरान, दहन प्रदर्शन में ये सुधार विशेषता संरचना जलने के साथ घटता है, जिसके परिणामस्वरूप दहन प्रदर्शन23में कमी आती है। हमने दिखा दिया है कि हाइब्रिड रॉकेट इंजन31के प्रदर्शन को बेहतर बनाने में एक उपन्यास डिजाइन उपयोगी है । इस तकनीक और प्रतिनिधि परिणामों के लिए विस्तार इस कागज में प्रस्तुत किया गया है।
ईंधन अनाज में एक्रिलोनिट्रिल-ब्यूटाडीन-स्टायरीन (एबीएस) और नेस्टेड पैराफिन आधारित ईंधन द्वारा बनाया गया एक हेलीकीय सब्सट्रेट होता है। अपकेंद्रित्र और 3 डी प्रिंटिंग के आधार पर, विभिन्न प्रतिगमन दरों वाले दो ईंधनों के फायदे संयुक्त थे। दहन के बाद ईंधन अनाज की विशेष पेचिक संरचना चित्र 2 में दिखाई गई है। जब गैस ईंधन अनाज से गुजरती है, तो ब्लेड के बीच खांचे पर कई रिसर्चर क्षेत्र एक साथ बनाए जाते हैं, जो चित्र 3में दिखाया गया है। भीतरी सतह पर यह विशेषता संरचना दहन कक्ष में अशांति गतिज ऊर्जा और भंवर संख्या को बढ़ाती है, जो दहन कक्ष में पदार्थ और ऊर्जा दोनों के आदान-प्रदान को बढ़ाती है। अंततः, उपन्यास ईंधन अनाज की प्रतिगमन दर में प्रभावी रूप से सुधार हुआ है। प्रतिगमन दर में सुधार का प्रभाव अच्छी तरह से साबित किया गया है: विशेष रूप से, उपन्यास ईंधन अनाज की प्रतिगमन दर 4 g/ss cm 2,32के द्रव्यमान प्रवाह पर पैराफिन आधारित ईंधन की तुलना में20%अधिक होने का प्रदर्शन किया गया था।
एक नेस्टेड पेचिक संरचना के साथ ईंधन अनाज का एक लाभ यह है कि यह निर्माण करने के लिए सरल है। मोल्डिंग प्रक्रिया में मुख्य रूप से एक पिघल मिक्सर, एक अपकेंद्रित्र, और एक 3 डी प्रिंटर की आवश्यकता होती है। 3डी प्रिंटिंग द्वारा गठित एबीएस सब्सट्रेट विनिर्माण लागत को बहुत कम कर देता है। एक और महत्वपूर्ण और अनूठा लाभ यह है कि दहन प्रक्रिया के दौरान वृद्धि प्रभाव गायब नहीं होता है।
यह कागज उपन्यास ईंधन अनाज संरचना का उपयोग करके हाइब्रिड रॉकेट इंजन के दहन प्रदर्शन में सुधार के लिए प्रयोगात्मक प्रणाली और प्रक्रिया प्रस्तुत करता है। इसके अतिरिक्त, यह पेपर तकनीक की व्यवहार्यता साबित करने के लिए दहन प्रदर्शन मापदंडों की तीन प्रतिनिधि तुलना प्रस्तुत करता है, जिसमें दहन कक्ष दबाव की दोलन आवृत्ति, प्रतिगमन दर और विशिष्ट वेग की विशेषता दहन दक्षता शामिल है।
Protocol
Representative Results
Discussion
इस पेपर में प्रस्तुत तकनीक एक नेस्टेड पेचिक संरचना के साथ ईंधन अनाज का उपयोग करके एक उपन्यास दृष्टिकोण है। जरूरी उपकरण और सुविधाएं स्थापित करने में कोई दिक्कत नहीं है। पेचिक संरचना को आसानी से 3 डी प्र?…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
इस काम को नेशनल नेचुरल साइंस फाउंडेशन ऑफ चाइना (ग्रांट नग 11802315, 11872368 और 11927803) और इक्विपमेंट प्री-रिसर्च फाउंडेशन ऑफ नेशनल डिफेंस की लेबोरेटरी (ग्रांट नंबर 6142701190402) ने सपोर्ट किया।
Materials
| 3D printer | Raise3D | N2 Plus | 305 × 305 × 605 mm |
| 3D drawing software | Autodesk | Inventor | |
| ABS | Raise3D | ABS black | 1.75 mm |
| Camera | Sony | A6000 | |
| Carbon | Aibeisi | ATP-88AT | |
| Centrifugal machine | Luqiao Langbo Motor Co.Ltd | Custom | ≤1450 rpm |
| Data processing software | OriginLab | Origin 2020 | |
| EVA | DuPont Company | 360 | binder |
| Mass flow controller | Bronkhost | F-203AV | 0-1500 ln/min |
| Melt mixer | Winzhou Chengyi Jixie Co.Ltd | Custom | |
| Multi-function data acquisition card | NI | USB-6211 | |
| Paraffin | Sinopec Group Company | 58# | Fully refined paraffin, Melting point≈58℃ |
| PE wax | Qatar petroleum chemical industry Company | Custom | |
| Slicing software | Raise3D | ideaMaker | |
| Spark plug | NGK | PFR7S8EG | |
| Stearic acid | ical Reagent Company | Custom | hardener |
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