Empirical evaluation of storage materials and conditions for propellant grade white fuming nitric acid
Tezin Türü: Yüksek Lisans
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Orta Doğu Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, KİMYA MÜHENDİSLİĞİ ANABİLİM DALI, Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2022
Tezin Dili: İngilizce
Öğrenci: KAAN SAÇ
Danışman: DENİZ ÜNER
Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu
Özet:Roket yakıtı sınıfındaki beyaz dumanlı nitrik asidin depolama sırasındaki kararlılığı deneysel olarak araştırılmıştır. Yüksek sıcaklıklarda 600 saate kadar yakıt depolama sürecini izlemek için özel bir yöntem geliştirildi. İki set test matrisi tasarlandı: güvenlik ve test sistemi kalifikasyonu için kontrol test matrisi uygulandı ve beyaz dumanlı nitrik asidin depolanmasını değerlendirmek için asil test matrisi uygulandı. Test parametreleri şu şekilde seçilmiştir: iki farklı tepe boşluk değeri – %13.0 & %19.0 –, beş farklı depolama tankı malzeme tipi – PTFE, AISI316L, AISI904L, Al5083-H111 & Al6061-T6 –, üç farklı basınçlandırma gazı – helyum, nitrojen & hava. Ayrıca, depolama tankının yüzeyinin sitrik asit yüzey işlemi ile pasifleştirip pasifleştirilmediği deneysel bir parametreydi. Tüm testler için sıcaklık 50°C'de tutulmuştur. Testleri gerçekleştirmek için bir adet basınçlı kap gövdesi ve bir adet test tüpü tasarlanmış, kalifiye edilmiş ve üretilmiştir. Ticari bağlantılar, ölçü ve güvenlik ekipmanları imal edilen parçalar ile birleştirilerek MPV armatürü montajı yapılmıştır. Dört değişkenin her birinin etkisi, diğerleri sabit bir değerde tutularak ayrı ayrı analiz edildi. Zamana bağlı basınç verileri 1 Hertz ile toplantı ve kaydedildi. Bu zamana bağlı basınç verileri, kontrol değişkenlerinin basınç üzerindeki etkilerini gözlemlemek için kullanıldı. Ayrıca, depolanan beyaz dumanlı nitrik asitnumuneleri, endüktif olarak eşleştirilmiş plazma optik emisyon spektroskopisi, ultraviyole görünür spektroskopi ile elementsel ve kimyasal bileşimleri açısından analiz edildi. Çözünmüş metallerin ve bileşim değişimlerinin etkisi, kabul limitlerine uygun saflıkta amin bazlı yakıtla tutuşma gecikmesi testleri yapılarak ayrıca analiz edildi. Ek olarak, test tüplerinin depolama sonrası kütle kayıpları ölçülmüş ve her bir tüpteki korozyon hızı ASTM G31 – 72 standardına göre hesaplanmıştır. Deneyler ve sonraki analizler paslanmaz çelik kapların WFNA depolamaya uygun olmadığını ortaya çıkardı: Paslanmaz çelik kaplarda depolanan WFNA, tüpleri aşındırırken çok hızlı bozuldu. Bu depolama koşullarından ve tüpün sitrik asit ile pasivasyon işleminin olup olmadığından bağımsızdı. Buna karşılık, alüminyum esaslı kaplar, WFNA bozulması açısından paslanmaz çeliğe kıyasla daha iyi performans gösterdi ancak tüplerin aşınması esnasında oluşan 𝐴𝑙(𝑁𝑂3)2, 𝑀𝑔(𝑁𝑂3)2 ve 𝑀𝑛(𝑁𝑂3)2 bileşikleri yoğun bir şekilde çökeldi. Ayrıca, Al6061, yılda ortalama 0.11 mm korozyon oranı ile en iyi performansı sağlamıştır. Test koşullarına özgü olmak kaydıyla tutuşma gecikmesi sonuçlarına göre en kısa süreler genel olarak 10 ms mertebesinde Al6061 malzemesindeki asitten elde edilmiştir.