Processamento e caracterização do sistema parafina-NF/oxigênio para análise de desempenho de injetores para sistema híbrido de propulsão
Autor
Shirley Mota Pedreira
Orientador
- Orientador Rita de Cássia Lazzarini Dutra
Área de Concentração
Aerodinâmica, Propulsão e Energia
Data de Defesa
12/07/2016
Número da Tese
71964
Resumo
Na propulsão, para se garantir um empuxo adequado, assim como obter um melhor desempenho do motor, a escolha do par combustível/oxidante é de extrema importância. Desse modo, a combinação dos propelentes, influencia as características do processo de reação química, a facilidade e velocidade de vaporização do combustível, a temperatura de ignição, a volatilidade dos gases quentes, dentre outras. Uma vez determinado o propelente, tão importante será um projeto adequado do injetor, o que permitirá melhor aproveitamento da mistura propelente e, por conseguinte, alcançar melhor desempenho do motor, menor instabilidade de combustão e emissão de poluentes. Embora, dados sobre os injetores do tipo placa-plana (cônico-axial) e swirl, sejam bem discutidos na literatura, é encontrado um menor número de informações para o tipo radial. Portanto, nessa Tese foram avaliados dados do injetor radial, em comparação com os relativos aos dos outros tipos de injetores, placa plana e swirl. Foi analisado o modo como cada um deles contribui para o desempenho do motor, empregando-se combustível sólido à base de parafina e gás oxigênio, como oxidante, na fase gasosa (GOX), constituindo um propulsor híbrido. Foram utilizados parâmetros como coeficiente de descarga ( ), taxa de regressão e impulso específico (Isp), para analisar o desempenho da combustão e indicar o comportamento dos injetores a diferentes pressões. Para os coeficientes de descarga obteve-se valores de 0,49, 0,47 e 0,37 para os injetores placa plana, swirl e radial respectivamente, levando-se em conta que quanto mais próximo de 1 mais eficiente será o sistema propulsivo analisado. Em relação à taxa de regressão, os valores obtidos aumentaram com o aumento da pressão de teste, e consequentemente com a pressão de injeção. Assim, cada modelo de injetor respondeu da mesma forma quanto ao comportamento da taxa de regressão. O mesmo, no entanto, não foi observado em relação ao impulso específico Isp. Para os injetores, placa plana e swirl, os valores de impulso específico foram maiores a pressões de teste mais elevadas. No entanto, para o injetor radial o impulso foi crescente até a pressão de teste 25 bar. De um modo geral, todos os injetores apresentaram bom funcionamento e cumpriram a meta de injetar o fluxo do oxidante de maneira eficiente.
