Прахообразен двигател
1), тъй като кислородът във въздуха O2 се изразходва за образуването на оксиди H2O и CO2. В резултат на това при една и съща калоричност на зарядите Q (и една и съща температура на горене Т1) първоначалното налягане на газа в праховия цилиндър може да бъде много по-високо. След края на горенето термодинамичните процеси в хода на разширението ще бъдат приблизително еднакви, но като се вземе предвид по-високото налягане P1 на праховите газове, полезната работа на продуктите от горенето на горивото-барут може да бъде значително по-висока от работа на "топлинното" разширяване на газовете в цилиндрите на въздушно-топлинните двигатели с вътрешно горене.
По този начин праховият цикъл не е „обвързан“ с въздушния окислител, процесите на всмукване и компресия в цилиндрите на двигателя с вътрешно горене. Като се вземе предвид голямото производство на газ и по-високата калоричност на претеглените прахове (Q
900 cal/g) в сравнение със същата маса на въздушно-маслената смес (Q = 630 cal/g), ефективността на праховите двигатели може значително да надвиши показателите за мощност на конвенционалните двигатели с вътрешно горене.
Съвременни прахообразни системи
Прахообразните системи от настоящето се отличават с по-сложен състав. Днес се разработват дори технологии за задвижване на течни моно-горива за артилерия (без да се броят "отдавна известни" взривни вещества с подобен химичен състав). Но същността на твърдите или течни енергийно наситени системи остава същата: барутът, пропелентите и пиротехническите смеси са концентрирани носители както на работните тела, така и на химическата енергия „окислител + гориво“. По правило активният кислород в такива енергийно наситени системи е фиксиран в азотни съединения (в нитратни соли на NO3- и нитросъединения R - NO2), където връзките му с азот са по-малко силни от новообразуваните връзки на кислорода с водорода ( H2O) и въглерод (CO2, CO).
Възможността за използване на горивни системи като моторни горива за двигатели е ограничена от същата характеристика, която предотврати това в зората на създаването на двигатели с вътрешно горене. А именно сложността на подаване на циклична порция (доза) твърдо гориво в реакционната камера на цилиндъра. В допълнение, сухите прахообразни смеси са изключително опасни от пожар; продуктите от горенето на много енергийно богати системи са много неекологични; цената на барута е много, много висока.
Свойството на някои азотни съединения, богати на кислород, да се отказват от последния (кислород) за окисляване на горими вещества, се използва, за да принуди някои двигатели с вътрешно горене върху обикновено течно гориво. И така, през 30-те години на миналия век, при решаването на проблема с краткосрочното увеличаване на мощността на бензиновите самолетни двигатели на самолети на големи височини, се използва въвеждането на течен азотен оксид N2O в цилиндрите. Когато бензино-въздушна смес мига, азотният оксид лесно се разлага в цилиндрите на двигателя с вътрешно горене в азот и свободен кислород:
N2O = N2 + ½ O2.
Реакцията на разлагане на азотния оксид е екзотермична (Q = 445 kcal/kg), с образуването на нови газове (Vn.y. = 763 l/kg). В допълнение, масовата част на кислорода в продуктите на разпадане на N2O е 36%, което е 1,6 пъти по-високо от съдържанието на кислород (23%) във въздушния окислител. Излишъкът на кислород в цилиндрите (по аналогия с "налягането" на двигателя) позволява увеличаване на подаването на гориво-бензин, като по този начин принуждава двигателя с вътрешно горене, който консумира част от окислителя от течната фаза на N2O, което не изисква разходи за компресионна работа. Понастоящем в спортната настройка на автомобилните двигатели, заедно с добавянето на азотен оксид (NOS технология), се използват добавки към бензин на разтворим оксидант, съдържащ нитросъединения: нитробензол, нитрометан, нитропропан. Механизмът на действие на нитродобавките е подобен на принудителното добавяне на азотен оксид: част от кислорода за изгаряне на горивния заряд се носи от самите нитросъединения, където атомите на окислителя се „съхраняват“ в крехки връзки на NO2 нитро групи течната фаза на горивния разтвор. Този метод не се използва широко, тъй като нитро добавките са токсични и скъпи, някои от тях са експлозивни в индивидуална форма.
В ракетната, космическата и отбранителната технология са известни горива от смеси, базирани на азотни съединения, съдържащи както горими компоненти, така и окислители в твърда, течна или гелна фаза.
Изследванията на горивните процеси в средата на ХХ век показват, че изгарянето на много течни смеси „гориво + окислител“ е склонно към самоускорение с нарушаване и турбуленция на изгарящата повърхност (ефект на Ландау). В същото време твърдите ракетни горива могат да съдържат десетки проценти от експлозиви (TNT, RDX, нитроглицерин и др.), Но не и да детонират, а само да изгарят при висока плътност (до 1,7 2,0 g/cm3) на твърдо вещество монозаряд на горивото Използването на течни ракетни горива в конвенционално наземно оборудване практически не може да се говори - поради опасност от пожар и експлозия на компонентите, токсичност и висока цена (например хидразинови горива и хептил на космически ракети). Но ние отбелязваме, че при задължителното условие за безопасност и ниска цена на възможни енергийно наситени състави именно течната форма на енергийния носител би осигурила необходимата технологичност.