پيش بيني طول عمر انبارداري براي يك نمونه پيشرانه تك پايه با استفاده از كالريمتري روبشي تفاضلي و تحليل سينتيكي تركيبي

Shelf Life Predication of a Single -Base Propellant by Differential Scanning Calorimetry and Combined Kinetic Analysis

زمان انبارداري پيشرانه ها يكي از مسايل مهم است. كه تعيين آن‌ها نيازمند تحليل دقيق پارامترهاي سينتيكي واكنش تخريب است. يكي از روش‌هاي بررسي واكنش تخريب و تعيين پارامترهاي سينتيكي، واكنش تخريب حرارتي استفاده از، آناليز حرارتي است. در اين مقاله ابتدا با استفاده از كالريمتري روبشي تفاضلي (DSC)، واكنش تخريب حرارتي در يك نمونه پيشرانه تك پايه، در چندين سرعت گرمادهي بررسي شد. سپس با استفاده از روش مستقل از مدل، هم تبديلي فريدمن، انرژي فعال‌سازي متوسط در حدود kJ/mol 185 تعيين گردد، سپس با استفاده از روش تحليل سينتيكي تركيبي روش Ma’lek و استفاده از منحني مادر، مدل سينتيكي واكنش و فاكتور پيش نمايي تعيين گرديد. نتايج بدين صورت است: ميزان فاكتور پيش نمايي در حدود s-118+10× 75/2و مدل سينتيكي واكنش از نوع واكنش مرتبه اي و به صورت f(?)=(1-?)2.2 .سپس با توجه به پارامترهاي سينتيكي تعيين‌شده، محاسبات پيش بيني طول عمر به ازا كاهش 5% در كسر تبديل براي دماي0C25 انجام شد. نتيجه حاصل‌شده در حدود 4/22 سال پيش بيني گرديد. تمامي مراحل انجام محاسبات از ابتدا تا انتها در نرم افزار MATLAB كد نويسي گرديده است

Lifetime for propellants is an important subject which requires exact evaluation of thermal decomposition kinetic parameters. One of method for investigation of thermal decomposition reaction and its kinetic parameters is thermal analysis. In this article, thermal decomposition process for a single-base propellant is investigated under some heating rates. Then by using Friedman isoconversional model free method, average activation energy is determined about 185 kJ/mol. Then, using Ma’lek combined kinetic analysis method and master plots, reaction kinetic model (f(?)) and pre-exponential factor (A) are determined. Obtained results were: f (?) = (1-?) 2.2, A=2.75×10+18 s-1. Finally by using defined kinetic parameters, life time prediction calculations for T=250C and 5% degree of conversion were done. Obtained result was 22.4 years. All calculation steps were programmed using MATLAB software.