pdf.php@id=6178
.pdfРис. 80. Зависимость вязкости от скорости сдвига металлсодержащего со става:
1 - 60°С; 2 - 70°С; 3 - 80"С; 4 - 90°С
Рис. 81. Зависимость вязкости от скорости сдвига состава БП-10:
1 - 60’С; 2 - 75°С; 3 - 80°С
181
1зч
11,0
10,0
9.0
8.0
7.0
6.0
|
-4,0 |
-3,0 |
-2,0 -1,0 |
0 |
î g f |
Рис. 82. Зависимость |
вязкости |
от скорости сдвига металлсодержащего то |
|||
|
|
|
плива: |
|
|
1, 2 — |
на консистометре при температуре 90 и |
|
80°С соответственно; 3, |
||
4 — |
на машине УММ-5 при температуре 80 и |
90°С соответственно |
Рис. 83. Зависимость вязкости от скорости сдвига топлива НМФ-2:
1, 2 — |
на консистометре при температуре 90 и 80°С соответственно; 3, |
4 — |
на машине УММ-5 при температуре 80 и 90“С соответственно |
182
где т]о = 3...6-109 н/м2-с. Закон применим для у < 10-4 1/с.
У = ктл |
(4.19) |
Степенной закон, справедливый для у > 10_3 1/с.
В переходной области связь параметров у и хсд не может
быть достаточно точно выражена ни тем, ни другим уравнени ем и поэтому более справедливо применение трехпараметриче ского степенного уравнения [114]:
У= — О+ст-'Х |
(4.20) |
По |
|
где с — константа.
В области малых напряжений сдвига уравнение (4.20) при ближается к закону Ньютона и хорошо описывает начальный участок кривой течения. В области высоких напряжений (ско ростей сдвига) доминирующее значение приобретает второй член, и уравнение фактически превращается в обычный сте пенной закон. Наконец, в области переходных напряжений оба члена оказываются соизмеримы, и уравнение удовлетвори тельно описывает участок с переменным индексом течения.
Для более точного описания течения пороха в широком диапазоне скоростей может быть применено четырехпарамет
рическое уравнение: |
|
У= — (т+к.т2+к,т”), |
(4.21) |
По |
|
где кь к2, п — эмпирические константы, определяемые обра боткой экспериментальных данных.
В табл. 16, 17 представлены экспериментальные константы для уравнений (4.19) и (4.20) и ньютоновская вязкость.
|
|
|
|
Т а б л и ц а 1 7 |
|
|
Значения ньютоновской вязкости |
|
|||
Состав пороха |
Наибольшая (ньютоновская) вязкость |
П, при температуре, *С |
|||
60 |
70 |
80 |
90 |
||
|
|||||
НМФ-2Д |
- |
1,8 |
1,5 |
- |
|
Типа РАМ |
2,8 |
1,4 |
1,2 |
0,9 |
|
РСТ-4К |
- |
3,4 |
1,8 |
1,5 |
|
РСИ-60 |
3,7 |
2,8 |
1,8 |
1,4 |
|
РТГ-25 |
1,8 |
1,25 |
1,07 |
0,9 |
|
БП-10 |
1,4 |
1,1 |
1,0 |
1,0 |
183
оо
4^
Состав пороха
НМФ-2Д
Типа РАМ
РСТ-4К
РСИ-60
РТГ-25
БП-10
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Т а б л и ц а 1 6 |
|
|
Экспериментальные значения консгант уравнений течения |
|
|
|
|||||||
|
60*С |
|
|
70'С |
|
|
|
80’С |
|
|
90еС |
|
л |
к |
С |
л |
К |
С |
п |
|
к |
С |
л |
К |
С |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
7,7 |
2,5-10-'° |
4,5-10-6 5,0 |
10-7 |
1.5-10-3 |
|
|
|
||
8,8 |
3,1-10—13 |
8,7-10-7 |
6,1 |
3.1-10-9 |
4,6-10-5 |
5,8 |
1,8-10“* |
2,2-10—4 |
5,5 |
210"7 |
1,8-Ю-3 |
|
|
|
|
7,0 |
3,1-10—10 |
1.0-10-6 5,5 |
|
|
1,8-10_3 5,4 |
о1 |
2.7-10-3 |
||
|
|
|
ю |
- 7 |
оо о - |
|||||||
4,4 |
5.0-10-9 1,8-Ю-4 |
5,0 |
1,8-10-8 |
5-10-4 |
5,0 |
ю |
- 7 |
1,8-Ю-3 5,0 |
1,8-Ю-7 2,5-Ю-3 |
|||
5,3 |
7,6-LO"9 1,4-10-4 |
4,7 |
5,6-10-® |
7-10—4 |
4,0 |
5,6-Ю-7 |
6,0 10—3 |
4,0 |
5,9-Ю-6 5,3-Ю-2 |
|||
8,0 |
5,6-10-" |
7,8-10-7 6,3 |
ю - 8 |
1.110-4 |
6,0 |
8,0-10-® |
8.0-10-4 |
6,2 |
5,6-Ю-8 5,6-Ю-4 |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(75*) |
|
Из таблиц видно, что индекс течения у состава БП-10 не сколько выше, чем у штатных порохов, у РТГ-25, напротив, ниже и находится практически на одном уровне для всех ре жимов переработки его в производстве.
4.1.2.5 Температурная зависимость вязкости
Как отмечалось ранее, экспериментальная проверка на расплавах полимеров показала применимость уравнения Арре ниуса для характеристики температурной зависимости вязко сти. Представляло интерес проверить справедливость зависи мости т| = A cE/RT и для баллиститных порохов.
На рис. 84, 85, 86 приведены графики lgrj = .Д1/7) для не которых составов порохов при у = 10-4 1/с (область ньюто новского течения) и у = 10-3 1/с (область течения с аномаль ной вязкостью). В диапазоне температур 60...90°С эксперимен тальные точки lgt) для всех составов довольно хорошо ложатся на прямую линию. Причем, прямолинейность в данных коор динатах характерна для областей течения как с неизменной, так и с аномальной вязкостью. Поэтому уравнение
ц = AeE/RT |
(4.22) |
в применении к баллиститным порохам в достаточной сте пени универсально и может описывать температурную зависи мость вязкости во всем температурном диапазоне переработки порохов. Экспериментальные значения энергии активации для различных порохов в сравнении с некоторыми полимерами приведены в табл. 18.
Т а б л и ц а |
1 8 |
Энергии активации различных порохов и полимеров
Наименование материала |
Е, ккал/моль |
Полиэтилен |
10...12,8 |
Поливинилхлорид |
35...40 |
Натуральный каучук |
8...9 |
Каучук СКС-30 |
9... 13 |
СКИ-3 |
11,8 |
РСИ-60 |
3.6...4.9 |
Типа РАМ |
3,6...6,7 |
|
РСТ-4К |
3,8 |
|
3,0 |
||
РТГ-25 |
||
1,1-6,0 |
||
БП-10 |
||
|
185
Рис. 84. Зависимость вязкости от температуры:
1 — т = 0,09 кгс/мм2; 2 — т = 0,12 кгс/мм2; 3 — т = 0,15 кгс/мм2; 4 — т = 0,18 кгс/мм2
Рис. 85. Зависимость вязкости от температуры в области «ньютоновского» течения топлив:
1 — РСИ-60; 2 — металлсодержащего; 3 — ВВ-содержащего; 4 — БП-10
186
Рис. 86. Зависимость вязкости от температуры в области «неньютоновского» течения топлив:
1 — РСТ-4К; 2 — РСИ-60; 3 — ВВ-содержащего; 4 — металлсодержаще го; 5 — БП-10
Значения энергии активации вязкого течения порохов ни же, чем у приведенных полимеров, что говорит о меньшем влиянии температуры на вязкость пороха. Энергия активации в области течения с аномальной вязкостью несколько выше, чем при ньютоновском течении практически для всех порохов. Это различие особенно велико для пороха БП-10, у которого
при |
у = 10"3 1/с Е = 6,0 ккал/моль, а при у = 10~4 1/с Е — |
1,1 |
ккал/моль, т. е. если ньютоновская вязкость БП-10 практи |
чески не зависит от температуры в интервале 60...90°С, то аномальная вязкость изменяется уже существенно.
Таким образом, зависимости эффективной вязкости от скорости сдвига и температуры выражаются простыми уравне ниями, справедливыми для большинства термопластов. Они могут быть легко получены описанными выше методами. Рас ширение экспериментального интервала по скорости сдвига и температуре достигается для полимеров применением метода температурно-временной суперпозиции. Однако для баллиститного пороха исследования проводятся в широком дефор мационном и узком температурном интервале. В этих услови ях определяющее влияние на вязкость пороха оказывает ско-
187
Рис. 87. Зависимость приведенной вязкости от приведенной скорости сдвига для ряда составов
рость сдвига. Учитывая резко аномальные свойства пороха, необходимо сказать, что применение принципа температур но-временной суперпозиции несущественно расширяет преде лы экспериментальных исследований.
Представляет интерес другой метод температурно-инвари антной характеристики вязкости. Многими проведенными ра нее работами было показано, что полимеры находятся в экви валентных состояниях при одинаковых значениях приведенной скорости (%рив = у -ri,,,J . Зависимости г\„рив = ЛУприа) универ сальны для очень широкого круга линейных полимеров и яв ляются температурно-инвариантными.
На рис. 87 представлены зависимости \gr\npue = Л\&пРив) для ряда исследованных порохов баллиститного типа. Эксперимен тальные результаты с некоторым приближением описываются единой кривой или точнее узкой областью, ширина которой с ростом уприа увеличивается. Это указывает на то, что для баллиститных порохов, как и для других полимерных компо зиций, построение температурно-инвариантной зависимости
вязкостных свойств правомерно только для |
области, близкой |
к перегибу на кривой г| = /(у). |
|
Исследования функции вязкости ц =ЛУ> |
Л Р) Для более |
широкого диапазона у были проведены на специально разра-
188