Recebido em 7/4/08; aceito em 25/3/09; publicado na web em 4/8/09 AMMONIUM DINITRAMIDE COMBUSTION MODELING BY COMPUTATIONAL SIMULATION. In this work, the combustion process of ammonium dinitramide, ADN, has been modeled in two different situations: decomposition in open environment, with abundant air and decomposition in a rocket motor internal environmental conditions. The profiles of the two processes were achieved, based on molar fractions of the species that compose the products of ADN combustion. The velocity of formation and quantity of species in the open environment was bigger than the ones in the rocket motor environment, showing the effect of the different atmosphere in the reactions kinetics.Keywords: ADN, Chemkin, combustion.
INTRODUÇÃOA dinitramida de amônio (ADN) é objeto de pesquisa na área de química de materiais energéticos, tendo em vista sua aplicação como material oxidante alternativo ao perclorato de amônio (AP) para emprego em formulações de propelentes sólidos do tipo compósito. Isto se deve à alta energia da decomposição térmica da ADN com geração de produtos de combustão não-halogenados.1-3 Entre outras características, a ADN pode aumentar substancialmente o conteúdo energético dos propelentes 4 pelo aumento do impulso específico (Isp) da formulação. O Isp é o principal parâmetro balístico de um propelente, quer seja sólido, líquido ou híbrido.
5Os resíduos gerados pela ADN são menos agressivos ao meio ambiente, se comparados aos resíduos de outros materiais 6 como, por exemplo, o perclorato de amônio (AP). A ADN já é empregada em diversas formulações de propelentes, 6 tornando-se assim um forte candidato à substituição dos sais oxidantes convencionais, tais como o nitrato de amônio, nitrato de potássio e o AP na propulsão sólida.
7O emprego efetivo da ADN como espécie química oxidante em formulações de propelentes e explosivos, entre outros, necessita ainda de uma investigação detalhada do comportamento de queima do material para que se maximize nestas formulações alto desempenho energético, medido principalmente pelo Isp, aliado à baixa emissão de fumaça (smokeless) 8 e ao comportamento balístico do grão propelente sólido.No processo de queima do grão propelente sólido, as informações sobre as temperaturas desenvolvidas pela chama, bem como sobre as espécies químicas presentes na região desta, são importantes para a compreensão dos mecanismos envolvidos na fase condensada, além das reações elementares presentes na chama.
4A dinitramida de amônio (Figura 1) é obtida por processo de amonólise de dinitraminas, formadas por nitração de uretanos, β,β-iminodipropionitrila ou nitramida, e possui alto balanço de oxigênio e alta entalpia de formação.1 Por balanço de oxigênio compreende-se a massa de O 2 faltante ou em excesso para transformar todo o carbono, ou fonte de combustível, em CO 2 e todo o hidrogênio em H 2 O dividida pela massa molar da espécie química considerada (ADN) multiplicada por 100 (%). Algumas das propriedades físico-químicas importantes da dinitramida de amônio obtidas da ...