Studium termofyzikálních vlastností voskových paliv pro hybridní raketové motory s využitím metod termické analýzy

Hana Matušková

Master's thesis

Study of thermophysical properties of wax fuels for hybrid rocket engines using thermal analysis methods

Abstract:

Diplomová práce se zabývá experimentálním studiem voskového paliva ve dvou formách (bez teplotního ovlivnění a po teplotní simulaci) dodaných firmou MIRONAUT s.r.o. Dodané palivo je využitelné pro praktické aplikace v kosmickém průmyslu. Cílem práce bylo získat originální údaje o palivu. Teoretická část práce je zaměřena na popis paliv pro hybridní raketové motory a na popis metod termické analýzy. V experimentální části práce byly stanoveny termofyzikální vlastnosti vosku. Pomocí metody TG byly stanoveny teploty rozkladných procesů, pomocí metody DSC teploty fázových transformací a tepelné kapacity, pomocí dilatometrie byla stanovena délková roztažnost. Získaná data byla zpracována v programu CALISTO. V programu NETZSCH Proteus byl následně vyhodnocen koeficient teplotní roztažnosti a hustoty v závislosti na teplotě. V programu Kinetics Neo byly stanoveny kinetické parametry, které byly následně porovnány s vypočtenými hodnotami. Experimentálně získána data byla porovnána s literárně získanými údaji termofyzikálních vlastností. Dosažené výsledky jsou shrnuty v závěru práce.

Abstract:

This thesis deals with the experimental study of wax fuel in two forms (without temperature influence and after temperature simulation) supplied by MIRONAUT s.r.o. The supplied fuel can be used for practical applications in the space industry. The aim of the thesis was to obtain original fuel data. The theoretical part of the thesis is focused on the description of fuels for hybrid rocket engines and on the description of thermal analysis methods. In the experimental part of the work, the thermophysical properties of the wax were determined. The temperatures of decomposition processes were determined using the TG method, the phase transformation temperatures and heat capacity were determined by using the DSC method, and the temperature-dependent length expansion was determined using dilatometry. The obtained data were processed in the CALISTO program. The coefficient of thermal expansion and density as a function of temperature was subsequently evaluated in the program NETZSCH Proteus. Kinetic parameters were determined in the program Kinetics Neo, which were then compared with the calculated values. Experimentally obtained data were compared with literature data of thermophysical properties. The achieved results are summarized in the conclusion of the work.

Keywords

hybridní raketový motor, vosková paliva, termická analýza

Keywords

hybrid rocket propulsion, wax fuel, thermal analysis

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 28. 4. 2023

Thesis defence

• Date of defence: 29. 5. 2023
• Supervisor: Monika Kawuloková
• Reader: Csaba Boros

VSB – Technical University of Ostrava

Fakulta materiálově-technologická

Master programme / field:
Chemické a environmentální inženýrství / Chemické inženýrství