Domanda:
Perché i combustibili idrogeno-fluoro non vengono utilizzati più frequentemente per i missili?
Hash
2013-08-21 20:35:37 UTC
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Molti razzi utilizzano propellenti a base di idrogeno e ossigeno come carburante.

Perché non vengono utilizzati combustibili idrogeno-fluoro? Ha un impulso specifico di 390 secondi, superiore alla combustione di idrogeno-ossigeno (360 secondi).

C'è stato un [esperimento con motore tripropellente idrogeno + litio + fluor] (https://en.wikipedia.org/wiki/Tripropellant_rocket), hanno raggiunto un impulso specifico di 542 secondi ...
Tre risposte:
#1
+49
TildalWave
2013-08-21 22:48:03 UTC
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LF2 / LH2, o difluoruro liquido bipropellente diidrogeno liquido (combustibile criogenico binario) ha un impulso specifico di 410 secondi (in peso) a livello del mare, che è superiore ad es. LOX / LH2 (ossigeno liquido diidrogeno liquido) con impulso specifico medio in peso di 391 secondi, anche a livello del mare. Poiché l'ossidante è in entrambi i casi a bordo e uno dei propellenti criogenici binari, la differenza di impulso specifico (19 secondi) rimarrebbe la stessa anche nel vuoto. Non sono sicuro da dove hai preso i tuoi numeri, però.

Quindi questo sembra abbastanza semplice, LF2 / LH2 ha un impulso specifico per peso maggiore di circa il 4-5%. Ma, come menzionato da molti in questo thread prima di me, c'è molto di più nel difluoruro liquido (LF2) di quanto sembri con una presentazione di alcune semplici statistiche sulle sue prestazioni come propellente per missili. Principalmente, è tossico, un forte irritante e, poiché il più forte ossidante (cioè l'elemento più elettronegativo) che conosciamo, reagirà con tutto ciò che è pronto a prestargli un elettrone di riserva. Non va bene, perché lo rende - in termini pratici - troppo reattivo:

Le reazioni con il fluoro elementare sono spesso improvvise o esplosive. Molte sostanze che sono generalmente considerate non reattive, come l'acciaio in polvere, i frammenti di vetro e le fibre di amianto, sono prontamente consumate dal gas fluoro freddo. Il legno e persino l'acqua bruciano con le fiamme se sottoposti a un getto di fluoro, senza la necessità di una scintilla.

Fonte dell'estratto: Wikipedia sul fluoro

Inutile dire che questo rende estremamente difficile e piuttosto costoso produrre (la NASA pagava \ $ 6,00 al kg, rispetto a LOX che costava \ $ 0,04 al kg nel 1959), immagazzinare e utilizzare come componente propellente di qualsiasi sistema, i razzi non fanno eccezione. La sua combinazione con l'idrogeno liquido in atmosfera più bassa porta anche ossigeno e vapore acqueo all'equazione, producendo acido fluoridrico. Sebbene sia un acido debole, non è realmente un sottoprodotto desiderabile della reazione di fluoruro e idrogeno, mentre la reazione di LOX con LH2 produce H 2 O (acqua).

Quindi, in In breve, LOX / LH2 è molto più economico, molto più sicuro, molte volte più facile da progettare (motori, serbatoi di stoccaggio, ecc.) e, a causa di tutti questi scambi, è un ossidante preferito per i grandi lanciatori spaziali. Ha alcuni inconvenienti, ma quelli che abbiamo imparato a progettare intorno, ed è stato utilizzato in molti lanci, senza la necessità di evacuare un ampio raggio attorno a un sito di lancio prima e durante l'utilizzo effettivo di LF2, per paura di catastrofi ambientali. Sacrificare il 4-5% delle prestazioni vale la pena ridurre questi rischi, non ci sono dubbi.

Modifica per aggiungere : ma, va detto, il 4-5% è un differenza teorica best case tra l'impulso specifico LF2 / LH2 e LOX / LH2, e questa differenza si ridurrebbe in modo abbastanza sostanziale, forse anche invertito a favore di LOX / LH2, quando teniamo conto dei vincoli di progetto e del peso aggiunto agli stadi e ai relativi motori quando si utilizza invece LF2 / LH2. Questo è un po 'polemico, ma dovrebbe anche essere considerato quando si interpretano i dati teorici del caso migliore .

L'acido fluoridrico è "solo" 2,1 sulla scala del pH, che è forte se non estremo. Tuttavia, è pazzesco tossico. Permea attraverso la carne piuttosto che causare ustioni superficiali e presto entra nelle ossa. Il calcio dalle tue ossa va al tuo cuore e hai un attacco di cuore. Se versi HF concentrato sulla mano, tagliarlo immediatamente non è una cattiva idea. Almeno, usa un laccio emostatico. I gas di scarico HF costituirebbero un'arma chimica. http://emedicine.medscape.com/article/773304-overview#a0104
#2
+28
David Richerby
2014-03-09 22:53:19 UTC
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Oltre a tutte le questioni sollevate da TidalWave, è necessario considerare anche i prodotti di scarico.

Il serbatoio principale dello space shuttle trasportava circa 730 tonnellate di idrogeno e ossigeno. Bruciando che produce circa 730 tonnellate di acqua, la sostanza chimica felice che tutti amiamo. Bruciando circa 730 tonnellate di idrogeno e fluoro si producono circa 730 tonnellate di fluoruro di idrogeno molto caldo, che è altamente tossico ed estremamente corrosivo. Attacca vetro, metalli e praticamente tutto il resto, molto probabilmente inclusi gli ugelli dei razzi e le piattaforme di lancio. Provoca orribili ustioni alla carne umana. Non lo vuoi.

Il monossido di diidrogeno è una sostanza chimica ** molto ** pericolosa. Uccide ** molte ** volte più persone ogni anno rispetto al fluoruro di idrogeno !!!
@RonJohn, è la misura sbagliata. Dovresti confrontare i decessi per tonnellata usata, il che mette di nuovo il fluoruro di idrogeno in testa.
@Mark Primo fluoruro di idrogeno, ora in testa. Cos'è questo, un dizionario di materiali tossici? ;-)
@Mark sono atteggiamenti come questo che tengono la ricina fuori dal mercato dei pesticidi ...
#3
+6
Erik
2013-08-21 20:47:00 UTC
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Il fluoro è molto tossico e tende a ossidarsi più del semplice carburante.

Oltre alle citazioni da Ignition, consiglio di prendere ispirazione da Cose con cui non lavorerò: http://pipeline.corante.com/archives/2010/02/23/things_i_wont_work_with_dioxygen_difluoride.php
http://www.lateralscience.co.uk/Fluorine/Fluorine.html
@DeerHunter i tuoi link non funzionano più :(
@FKEinternet: Ecco un sostituto per il [primo collegamento] (http://blogs.sciencemag.org/pipeline/archives/2010/02/23/things_i_wont_work_with_dioxygen_difluoride), il [secondo collegamento] (https://web.archive.org/ web / 20120327212302 / http: //www.lateralscience.co.uk/Fluorine/Fluorine.html) e un terzo [link bonus] (http://blogs.sciencemag.org/pipeline/archives/2008/02/26 / sand_wont_save_you_this_time) per buona misura.
@MichaelSeifert Dannati per aver inviato quei link aggiornati! Ho appena perso 4 ore a divertirmi seguendo la prima! : D: D: D


Questa domanda e risposta è stata tradotta automaticamente dalla lingua inglese. Il contenuto originale è disponibile su stackexchange, che ringraziamo per la licenza cc by-sa 3.0 con cui è distribuito.
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