Материал: Химия и технология баллиститных порохов, твердых ракетных и специальных топлив. Т. 2 Технология

На рис. 90—93 представлены экспериментальные результа­ ты определения вязкости как функции давления, скорости сдвига и температуры (относительная погрешность измере­ ния — 5%).

На основе анализа экспериментальных данных выявлены важные закономерности, определяющие зависимость вязкости от условий деформации топливной массы:

—при увеличении давления вязкость возрастает примерно на порядок во всем исследованном диапазоне скоростей сдви­ га. Это изменение наблюдается в диапазоне давлений 0...5 МПа. При более высоких давлениях вязкость от давления практически не зависит. Очевидно, эта особенность определя­ ется нарушением микроструктуры массы при течении, связан­ ной с разрыхлением ее, т. е. увеличением межмакромолекулярных расстояний между перемещающимися сегментами макро­ молекул. При давлении свыше 5 МПа течение массы, видимо, происходит за счет перескока сегментов макромолекул по на­ правлению вектора напряжения при отсутствии перемещений

внаправлении, перпендикулярном этому вектору (то есть рас­ стояние между макромолекулами не увеличивается);

—линейная зависимость в логарифмических координатах

г), т = fi$) допускает аппроксимацию функции у = fix) в виде

Рис. 90. Зависимость вязкости от давления при Т=353 К:

1 - РАМ; 2 - ВИК-2Д

191

Рис. 91. Зависимость вязкости от скорости сдвига (ВИК-2Д):

1 - Т=100вС; 2 - Т=90°С; 3 - Т=80°С

Рис. 92. Зависимость вязкости от температуры:

1 - ВИК-2Д; 2 - ТФ-12К; 3 - РСИ-12М; 4 - РАМ; 5 - РСТ-4К; 6 - НМФ-2Д; 7 - БП-10; 8 - ВИК-2Д; 9 - РСИ-12М; 10 - РАМ; 11 - РСИ-60

192

Рис. 93. Зависимость напряжения сдвига от скорости сдвига:

степенного закона у = ктл. В области у < 10~4...10~5 с-1 вяз­ кость практически не зависит от скорости сдвига и может быть аппроксимирована ньютоновской (т = ру);

— влияние температуры на вязкость достаточно корректно выражается экспоненциальной зависимостью, о чем свидетель­ ствуют линейный характер функции In ц = /(1 / Т). Температур­ ная зависимость вязкости проявляется наиболее ярко для топ­ лив с большим содержанием полимера и наполнителя: РСИ-60, РАМ-12К и др. Очевидно, сказывается большая энергетическая связь пластификатора при меньшем его содержании.

В табл. 19 приведены экспериментальные значения коэф­ фициента податливости к и показателя степени п (аномалия вязкости) степенного закона для различных составов баллиститных топлив.

4.1.2.6Необратимая деформация топливной массы

вусловиях объемно-напряженного состояния

При моделировании процесса течения массы в реальных производственных аппаратах возникают две задачи, решение которых определяет степень адекватности как физической, так и математической моделей:

193

Реологические характеристики баллиститных ракетных, специальных топлив и артиллерийских порохов

Реологические характеристики при температуре, К

— найти такую модель деформирования массы, в которой скорость сдвига могла бы быть рассчитана, учтена и при фи­ зическом моделировании позволяла получать небольшие по­ грешности в сравнении с натурным процессом, т. е. надо отве­ тить на вопросы: как определить скорость деформации в ре­ альном процессе? Какую физическую модель взять за основу, чтобы экспериментально корректно определить реологические характеристики массы?

— экспериментально определить вязкость массы как функцию определяющих ее параметров для условий объем­ но-напряженного состояния.

Ясно, что без решения этих задач не могли быть созданы инженерные методы расчета оборудования и прогнозирования технологических параметров переработки топливных масс.

При поиске путей упрощающей аппроксимации реальных процессов учитывались несколько положений, которые позво­ лили бы создать корректную физическую модель:

— течение массы в аппаратах осуществляется таким обра­ зом, что преимущественное перемещение имеет место в одном направлении, в шнек-прессе — вдоль канала винта, в раструб­ ном пресс-инструменте — по оси, на вальцах — перпендику­ лярно образующей. С учетом имеющего место той или иной степени перемещения в одном из перпендикулярных направ­ лений течение можно свести к двумерному;

— течение массы на всех основных аппаратах можно с достаточным приближением свести к стереотипу: топливная масса, имея определенное поперечное сечение, движется по направлению потока через закономерно сужающийся или рас­ ширяющийся элемент и при этом уменьшает (или увеличива­ ет) сечение с соответствующим увеличением (или уменьшени­ ем) продольного размера деформируемого элемента.

На рис. 94 представлена физическая модель подобного де­

к боковой поверхности сжимающих сил через определенный промежуток времени At превращается в цилиндрический эле­ мент с меньшим сечением S2 и большей длиной /2, получая приращение по длине А/.

Если рассматривать скорость деформации как относитель­

195