• raffreddamento endoreattore bipropellente perossid

Argomento della tesi è l’analisi del sistema di raffreddamento rigenerativo di un motore bipropellente a perossido di idrogeno ed etano. Tale endoreattore è già stato oggetto di una campagna sperimentale presso Alta s.p.a. all’interno dell’attività “Self-Pressurized Green Propellant Technology”. La variazione rispetto al modello già esistente consiste nel cambiare il fluido refrigerante (acqua) con il propellente, ottenendo diversi vantaggi anche ai fini propulsivi.
La trattazione seguente può essere suddivisa in due parti: una di introduzione nella quale si presenterà il motore, i propellenti e uno schema analitico per definire i valori di input necessari all’impostazione e alla soluzione del problema di scambio termico all’interno del condotto di refrigerazione; la seconda parte, nucleo e scopo della tesi, è invece incentrata sullo studio di fattibilità di un sistema di refrigerazione di tipo rigenerativo.
E’ stata riscontrata una certa difficoltà nel reperire dati completi sul perossido di idrogeno, infatti in letteratura non si trovano molte fonti ed esse sono spesso incomplete obbligando ad utilizzare ipotesi semplificative.
Particolare attenzione è stata posta sul modello di coefficiente di scambio termico e sono state proposte diverse soluzioni per cercare di ottenere condizioni di utilizzo sicure. Per questo è stato proposto anche un modello a microcanali che, secondo diverse campagne sperimentali, incrementa notevolmente il coefficiente convettivo e permette di ottenere risultati migliori rispetto alle più comuni superfici alettate, anche esse analizzate in questo lavoro.
A causa della dimostrata inutilizzabilità del perossido per il suo possibile comportamento esplosivo anche a basse temperature, è stato realizzato anche un modello analitico per la previsione del comportamento dell’altro propellente (etano) come fluido refrigerante. In questo caso, dato l’elevato valore della tensione di saturazione, si è reso necessario un modello di fluido bifase anche se semplificativo. L’etano non corre il rischio di esplosione, ma il vincolo sul valore delle portate, fornito come dato iniziale del lavoro, è particolarmente stringente e la sua efficacia come refrigerante non è accettabile per limiti tecnologici.
In conclusione si può affermare che non è possibile un raffreddamento rigenerativo di questo razzo, mantenendo i vincoli di portata e geometria della camera. Tuttavia la mancanza di dati sperimentali specifici per il problema, non consente di conoscere quale possa essere l’entità dell’errore introdotto dall’utilizzo di relazioni empiriche per il calcolo delle varie grandezze.