Загрязнения воздушного бассейна при сжигании жидких ракетных и авиационных топлив и их последствия

Содержание.

I. Введение.

II. Основная часть.

1. Виды ЖРТ.
2. Механизм горения ЖРТ.
3. Экологические проблемы эксплуатации РН.
4. Социально-экологические последствия ракетно-космической деятельности.

III. Заключение.

IV. Список литературы.

V. Приложение.

align="center">

I. Введение.

Прошло 45 лет со времени первого полета человека в космос, а чуть раньше запустили первый спутник. С тех пор ракетно-космическая техника ушла вперед. Но все таки это относительно новое направление машиностроения и производства. Все развитые страны стремятся быть первыми в космосе, и даже сотрудничают. Но пока что не задумываются об экологическом аспекте космической деятельности. Инженеры-конструкторы стараются создать экономичный, компактный, с большой дальностью полета и большой скоростью летательный аппарат. Государства в этой космической гонке забывают о том вреде, который наносит природе различный мусор, отходы космического производства. А проблема эта с каждым годом все актуальнее. Есть множество примеров отрицательного воздействия отходов ракетного топлива на людей и окружающую среду.

В последние 10 лет в Республике Алтай ведется интенсивная ракетно-космическая деятельность, возможно, проводилась и ликвидация ракет путем пусков. И то, что происходит там с людьми, наводит на мысль о более высокой чувствительности этой популяции к НДМГ. Изменение в состоянии здоровья алтайцев настолько значительно, что их можно сравнивать с “чернобыльскими детьми, родившимися после аварии на ЧАЭС. Они сходны между собой по клинической картине. Это очень сложный вопрос, но он может быть объяснен, потому что есть общие механизмы воздействия химических веществ и ионизирующего излучения. Что касается северных народов, то там не проводились специальные сравнительные обследования, но последствия воздействия НДМГ на организм алтайцев и комиижемцев сравнимы по тяжести. Думаю, что и русская популяция тоже высокочувствительна к НДМГ, наблюдается очень высокий уровень заболеваемости детей ракетчиков, а среди них большинство русских. Мы получили сведения по самым разным ракетным комплексам - от Плесецка до Западной Сибири, и везде одна и та же картина: эти дети страдают иммунодефицитом, у них обнаруживаются специфические для поражения НДМГ расстройства - спазмы сосудов, головная боль, судорожные припадки и т.д. Это важный вопрос, потому что из-за различий в чувствительности к гидразину должна меняться и дозировка лекарств. В нашей стране больные туберкулезом принимают гидразинсодержащие лекарства продолжительное время, в США длительность приема сокращается из-за учета “гидразинового” эффекта - высокого риска онкологических заболеваний, снижения иммунитета. Проблема эта очень важная. У нас она замалчивается и не разрабатывается. Для исследования чувствительности к гидразину различных этнических групп по всему миру американцы создавали специальные лаборатории и предлагали нашей стране присоединиться к этой программе. Но наше правительство отказалось, вероятно, увидев в этом подготовку США к химической войне.

II. 1. Виды ЖРТ.

Жидкое топливо включает в себя два компонента – окислитель и горючее. В качестве окислителя используются кислород( O2) , азотная кислота ( HNO3) и четырехокись азота ( N2O4). В качестве горючего используются керосин, этиловый спирт ( C2H5OH), несимметричный диметил гидрозин ( НДМГ, H2N-N(CH3)2) и водород (H2) ( см. приложение, табл. 1). Самым лучшим топливом, с точки зрения экологии, является водород в виде горючего и кислород в виде окислителя, так как эти вещества абсолютно не токсичны и в процессе горения в камере сгорания не дают никаких вредных продуктов сгорания. Но при выборе топлива учитываются не только экологические требования, но и конструктивные особенности ракет и прочих летательных аппаратов. Для конструкторов важна плотность топлива и температура его кипения и плавления. С этой точки зрения водород в качестве топлива совсем не идеален, так как он взрывоопасен и занимает большой объем из-за своей малой плотности. Самый конструктивно удобный вид топлива это НДМГ и азотная кислота. В двигательных установках ракет-носителей, запускаемых с космодрома "Плесецк", используется двухкомпонентное жидкое ракетное топливо, одним из компонентов жидкого ракетного топлива является несимметричный диметилгидразин, который является одним из самых токсичных компонентов ракетного топлива и иначе называется "гептил". Особенность гептила состоит в том, что он накапливается в грибах, ягодах, живых организмах и распространяется по пищевой цепочке, достигая человека. По запаху можно обнаружить в воздухе концентрацию паров, которая в 50 раз выше допустимой. При вдыхании паров возможен кашель, боли в грудной клетке, хрипота и учащение дыхания; в больших концентрациях может наступить потеря сознания. Четырехокись азота также является довольно токсичной. Совокупная опасность этих веществ создает трудности при заправке топлива и эксплуатации ракет.

2. Механизм горения жидких топлив.

В ходе устойчивого горения окислителя и горючего в камере сгорания ракетного двигателя образуются горячие газообразные продукты истечения. Ламбирис и другие предложили физическую картину горения в двухкомпонентном ракетном двигателе; они выделили две зоны: одну – у смесительной головки и другую – ниже ее по потоку. Сталкивающиеся струи окислителя и горючего образуют веерообразные факелы распыла, которые при последующем столкновении разбиваются на струйки и, наконец, на отдельные капли. Веерообразные факелы распыла разных компонентов при столкновении образуют зоны, в которых каждый компонент присутствует в виде жидкостных сгустков крупных и мелких капель. Впрыскиваемые струи, сгустки и капли окружены горячими газами, частично диссоциированными и способными реагировать с парами обоих компонентов, передавать тепло жидким окислителю и горючему, вызывая их нагрев и испарение, и оказывать аэродинамическое воздействие на жидкие частицы, усиливая их дробление и испарение, увеличивая осевую скорость. Активизация взаимодействия между жидкостью и горячими газами приводит к дополнительному газовыделению. Часть этих газов циркулирует вблизи смесительной головки, поддерживая определенные температуру и состав в этой зоне, а остальной газ ускоряется и истекает через сопло со сверхзвуковой скоростью.

В зоне у смесительной головки происходят быстрые изменения в распределении и дроблении жидких компонентов и как следствие наличествуют значительные градиенты состава, температуры и давления. При этом возникает квазиустойчивое состояние, определяемое геометрией смесительной головки и условиями ее работы: расходом топлива, давлением в камере сгорания и соотношением компонентов. В общем, распыливание струй и дробление капель в сочетании с реакциями в парогазовой фазе являются доминирующими процессами, но могут происходить и реакции в жидкой фазе (последнее зависит от свойств компонентов топлива и условий в камере сгорания). Фотоснимки зоны смешения и горения подтверждают наличие значительных градиентов даже при устойчивой работе камеры на участке шириной, по меньшей мере, 10 см.

 Скачать реферат