مدلسازي ناپاياي ترموديناميكي فشارگذاري يك مخزن با كمك احتراق

Thermodynamic transient modeling of tank pressurization by combustion

روش فشارگذاري دمش شيميايي يك روش فشارگذاري مخزن بوسيله احتراق در داخل آن مي باشد، اين روش در مقايسه با تمام روش هاي مرسوم فشارگذاري ساده تر (عدم نياز به مبدل، مخزن ذخيره بزرگ و...) و از لحاظ وزن بسيار سبك تر مي باشد. از كاربردهاي اين روش مي توان به فشارگذاري مخازن پيشران ماهواره برها، مراحل بالاي راكت ها و موشك هاي هوا به زمين و... اشاره نمود. در اين تحقيق به بررسي ترموديناميكي سيستم فشارگذاري دمش شيميايي در حالت ناپايا پرداخته شده است. براي اين منظور ابتدا يك كد نرم افزاري تدوين شده است كه براي مخازني كه شعاع آنها بين 13 (شعاع مخزن آزمايشگاهي) تا 60 اينچ (شعاع مخزن واقعي) باشد، قابل استفاده مي باشد. با نوشتن كد عددي براي حل معادلات حاكم بر جريان ناپايا درون مخزن سوخت و اكسنده، نحوه مناسب تزريق واكنشگر به درون مخزن براي تامين فشار مورد نياز به دست آمده است. همچنين با در نظر گرفتن انتقال حرارت از گاز بالشتك به سطح مايع و ديوار مخزن، دماي گاز بالشتك و ديوار مخزن نيز تعيين شده است. در نهايت نتايج عددي به دست آمده با داده هاي آزمايشگاهي مقايسه شده اند كه مطابقت خوبي بين آنها مشاهده مي شود.

Main tank injection (MTI) is a pressurization method which employs through combustion inside a reservoir. MTI is simpler and lighter as compared with the common pressurization methods, hence make in suitable for mission launching applications. In this study we evaluated the MTI pressurization system based on unsteady-thermodynamics approach. We used a numerical code which can be performed for the vessels with diameter in the range of 13inch to 60 inch. The proper model for regent injection into the tank in order to provide the demand pressure of the tank is acquired through transient thermodynamics equations. Composition and properties of the pressurizing gas and rate of ullage saturation with propellant vapors are reported based on extensive mass spectrometer gas analysis, an investigation of propellant-degradation due to the reaction process and dilution by condensate is also-Included. The algorithm also obtains the ullage gas temperature and the wall temperature of the tank by using the heat transfer between the ullage gas, the liquid inside the tank, and tank wall. Finally the numerical results are compared with the experimental data, while shows a good agreement between.