Hier also der Diskussionsthread zum Thema ZnS Densit

Edit nach Split:
Diskussionen zur Sicherheit und Rechtslage bitte in folgenden Thread: Siehe auch: ZnS Densit- Sicherheit und Rechtsfragen

Geändert von FabianH am 24. Februar 2009 um 12:39

Hi Peter,

ich möchte gleich am Anfang eine Frage stellen:

Der Isentropenexponent, was hat es damit auf sich ?

Unter wikipedia findet man das Thema, ganz klar... aber mir wurde nicht wirklich klar was es damit auf sich hat. Gibt es dazu eine vereinfachte Erklärung ?

Gruß
Tom

Hi,

die Bedenken die ich beim lesen bekommen habe wurden am Ende bei der Erklärung der Herstellung bestätigt.
Schwefel hat eine geringere Dichte als Zink somit sollte wenn der Schwefel flüssig ist, der Zink nach unter wandern. Es entsteht eine von der Höhe abhänige Verteilung des Zink.
Im chemiepraktikum haben wir mal schwefel aufgeschmolzen. Das haben wir unter Sauerstoffausschluß gemacht weil sonst der Schwefel zünden könnte. Schwefel schmilzt bei ca. 140°C. Kühlt er dann ab ergibt es einen massiven rötlichen Körper. Was nicht im Artikel erwähnt wurde, mit der Zeit verändert sich der Schwefel wieder. Man erkennt es an der Änderung der Farbe. Er wird wieder gelblich. Daher wäre zu klären wie gut lagerfähig der Treibstoff wäre.
Ein Punkt den ich auch nicht gefunden habe, wie grob sind die Zinkkörner? Das hat doch wie bei AP mit Sicherheit einen Einfluß auf das Abbrandverhalten.
Warum wird so ein großer Überschuß an Zink genutzt? Wenn er nicht an der Reaktion teilnimmt so würde er doch nur der Reaktion Energie entziehen durch aufschmelzen und verdampfen. Wäre mit einem geringeren Zinkanteil die Verbrennungstemperatur höher und der Treibstoff damit effektiver?

@Tom: Bis du mit deiner Fragestellung weiter gekommen? Evtl. kann ich es einfach erklären.

Gruß

Neil

Zitat:

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Original geschrieben von Neil

Hi,

die Bedenken die ich beim lesen bekommen habe wurden am Ende bei der Erklärung der Herstellung bestätigt.
Schwefel hat eine geringere Dichte als Zink somit sollte wenn der Schwefel flüssig ist, der Zink nach unter wandern. Es entsteht eine von der Höhe abhänige Verteilung des Zink.

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Ich denke mal, das aus diesem Grund die Glasfaserpartikel zugesetzt wurden.
Wie verhält es sich denn bei Candy's ? Gibt es da dieses Problem nicht ?

Zitat:

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Im chemiepraktikum haben wir mal schwefel aufgeschmolzen. Das haben wir unter Sauerstoffausschluß gemacht weil sonst der Schwefel zünden könnte. Schwefel schmilzt bei ca. 140°C. Kühlt er dann ab ergibt es einen massiven rötlichen Körper. Was nicht im Artikel erwähnt wurde, mit der Zeit verändert sich der Schwefel wieder. Man erkennt es an der Änderung der Farbe. Er wird wieder gelblich. Daher wäre zu klären wie gut lagerfähig der Treibstoff wäre.

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Das ist eine gute Frage. Was mich in diesem Zusammenhang auch interessieren würde, wie verhält es sich mit Rissbildung bei der Kristallisierung von flüssigen zu festem Schwefel ? Gabs da nicht noch einen amoprhen Zustand des Schwefels ?

Zitat:

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Ein Punkt den ich auch nicht gefunden habe, wie grob sind die Zinkkörner? Das hat doch wie bei AP mit Sicherheit einen Einfluß auf das Abbrandverhalten.

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Ich unterstelle mal, je feiner desto besser
Damit wäre eventuell auch ein "Entmischen" verringert.

Zitat:

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Warum wird so ein großer Überschuß an Zink genutzt? Wenn er nicht an der Reaktion teilnimmt so würde er doch nur der Reaktion Energie entziehen durch aufschmelzen und verdampfen. Wäre mit einem geringeren Zinkanteil die Verbrennungstemperatur höher und der Treibstoff damit effektiver?

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Das habe ich mich auch schon gefragt...

Zitat:

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@Tom: Bis du mit deiner Fragestellung weiter gekommen? Evtl. kann ich es einfach erklären.

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Nein Neil.
Statt auf die Frage einzugehen, hat man sich in "es könnte verboten sein ..." ausgelassen...
Erklär mir es bitte.

Mal die Frage in die Runde, ist das Thema so uninteressant ?

Gruß aus Göttingen
Tom

Geändert von Tom am 12. Februar 2009 um 18:45

Zitat:

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Original geschrieben von Tom

@TomE: Die Grundlage der Diskussion soll der ZnS Densite Treibstoff sein.
Ich bin zwar kein Motorenexperte, aber so ineffizient scheint der Densit nicht zu sein.

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Moin Tom,

ineffizient im Sinne von "taugt nix" sicherlich nicht, aber verglichen mit anderen Treibstoffen (auch im Amateur-/Experimental-Bereich) ist es nicht die allerbeste Wahl.

Positiv ist: Komponenten einfach zu bekommen, einfache Herstellungsweise, relativ sicheres Handhaben wenn es ein geschmolzener Block ist.
Negativ: sauschwer, Pulverform extrem sensibel auf elektrostatische Aufladung, massive Startbeschleunigungen (>80g und mehr) bei Micrograin.

ISP-Vergleich (Meereshöhe, Normluftdruck und -temperatur): Zn/S 80-90s, Schwarzpulver 130s, KNSO und Verwandte 160, APCP und Verwandte 220s, drum mein etwas negativ erscheinender Kommentar...

Viele Grüße,

Tom

Hallo Tom,

wir alle kennen den Zusammenhang das Druck mal Volumen Konstant ist. Das bedeutet das wenn ich den Druck verdoppel, das ich das Volumen halbieren muss. Dieser Zusammenhang trifft aber nicht immer zu.
Wenn du dir bei Wikipedia den Artikel zu dem Isentropenexponenten anschaust, so findest du oben rechts in der Ecke einen etwas misslungenen Graphen. Er zeigt dir verschiedene Kurven für verschiedene Isentropenexponenten (k) an.
Das uns alle bekannt Gesetz vom Anfang gilt nur wenn k=1 ist. Dann nämlich ist es so das Volumen mal Druck Konstant sind. Die Funktion entspricht dann f(x) = 1/x. Da keine Zahlenwerte an den Skalen stehen kann man das so nicht gut erkennen.
In diesem Graphen ist eine weitere Linie gestrichelt dargestellt und mit n=k beschrieben. Das k bekommen wir aus der Tabelle darunter. Man kann sehen das diese Linie mit steigendem Volumen weniger Druck hat als die Linie von k=1. Wie kommt das?
Ein System hat eine Gesamtenergie. Die kann man unter anderem auch in Druck mal Volumen darstellen. Wenn ich also das Volumen erhöhe brauch ich weniger Druck um die gleiche Energie zu speichern oder darzustellen. Im idealen Fall ist es eben der Zusammenhang wie oben beschrieben. Jetzt haben wir aber ein Gas was aus Teilchen besteht. Diese Teilchen können noch auf andere Art und Weise Energie speichern. Nämlich in Form von Schwingungen des Moleküls. Diese Form der Energiespeicherung verändert die Kurve und kann durch k ausgedrückt werden.
Warum brauchen wir das für die Motorenberechnung?
Wenn die Verbrennungsgase mit einem Druck durch den Düsenhals strömen so ergibt das über die Zeit betrachtet einen Volumenstrom. Da wir eine Kegeldüse haben wird der Querschnitt größer. Das Volumen ändert sich und der Druck auch. Da wir mit dem Kegel ja auf Umgebungsdruck expandieren wollen könnte man jetzt annehmen das Druck mal Volumen im Düsenhals genau gleich ist mit Druck mal Volumen am Kegelende. Das es aber so nicht ist sagt uns das k. Wenn wir also den Schub berechnen wollen müssen wir das k der Gase kennen.
Ob das soweit richtig war überlaße ich jetzt euch.

Gruß

Neil

Als Ergänzung noch: Die Regel "Druck mal Volumen gleich konstant" gilt nur bei gleichbleibender Temperatur. Das nennt man "isotherme Zustandsänderung" (isotherm: gleiche Temperatur) mit n=1.

Wir wissen aber auch aus Erfahrung, dass Gase beim Ausdehnen abkühlen, wenn keine Wärme zugeführt wird. Diese Zustandsänderung ohne Wärmeaustausch nennt man "adiabat". Hier gilt dann n=kappa. Die Größe von kappa wiederum hängt von der Form der Moleküle und damit ihrer Freiheitsgrade ab. Steht ja auch in dem von Neil verlinkten Artikel. Die Expansion in der Düse ist annähernd adiabat, da nur wenig Reibungsverluste auftreten und während der kurzen Zeit, in der das Gas durch die Düse strömt, nur wenig Wärme abgegeben werden kann.

Das kappa ist für einatomige Gase groß, kappa=5/3, da nur wenige Freiheitsgrade vorliegen, für zweiatomige Gase schon etwas kleiner, da mehr Freiheitsgrade vorliegen, kappa=7/5. Bei hohen Temperaturen kann sich die Zahl der Freiheitsgrade ändern, da Ionisierung und Dissoziation auftreten kann. Daher findet man bei cpropep z.B. als Ausgabe meist Werte von n=1,1..1,2.

Noch eine Anmerkung: kappa wird im angelsächsischen Sprachraum meist mit gamma bezeichnet.

Oliver

PS: Thermodynamik ist trotzdem eins der abschreckendsten Fächer in meinem Studium ;-)

Hallo Peter,

ich würde gerne über Treibstoffe reden und das Thema nicht komplett aus dem Forum verbannen. Aber ich sehe da ein paar Probleme bei der Umsetzung die wohl bei einigen zuhause folgen wird. Um bei Densit zu bleiben:

1. Was für ein Zinkpulver nimmst du für den Treibstoff?
1.1. Welche Korngröße ist ideal?
1.2. Was mußt du bei dem Umgang mit feinsten Metallpulvern beachten?
1.3. Was für eine Löschmethode funktioniert bei Metallpulvern wenn die mal brennen?
1.4. Wie entsorgst du deine Produktionsrückstände?
1.5. Welche Gesundheitlichen Schutzmaßnahmen mußt du treffen wenn du dich Zinkpulver aussetzt?
1.6. Wie trocken muss das Pulver sein?
1.7. Wie hoch darf der Oxidanteil sein?
1.8. Wie rein muss es sein?
1.9. Was darf auf keinen Fall mit ins Pulver?
1.10. Wie verhält sich dein Densit auf Additive wie Antibackmittel oder Rieselhilfen?
1.11. Mit was für Additiven mußt du rechnen wenn du Zinkpulver aus einer Quelle genommen hast die nicht für die Herstellung von Densit gedacht ist?

2. Schwefelschmelze
2.1. Kennst du die chemischen und physikalischen Eigenschaften von Schwefel?
2.2. Was passiert wenn du Schwefel erhitzt um es zu schmelzen, wird evtl. Kristallisationswärme frei die eine Kettenraktion und somit Überhitzung auslöst so das dir dein Klumpen Schwefel anfängt zu brennen?
2.3. Wie löscht du einen Schwefelbrand?
2.4. Wie entsorgst du deine Produktionsrückstände?
2.5. Welche Gesundheitlichen Schutzmaßnahmen mußt du treffen wenn du dich Schwefel aussetzt?
2.6. Was passiert mit Schwefel wenn er Feuchtigkeit ausgesetzt ist?
2.7. Wie rein muss Schwefel für Densit sein?
2.8. Wie beeinflussen Verunreinigungen den Abbrand?
2.9. Kann man eigentlich unter Luftsauerstoff Schwefel schmelzen?

3. Mischen der Komponenten
3.1. Wie mischt, Topf und Löffel, Kugelmischer, oder erst schmelzen dann mischen?
3.2. Gibt es einen Produktionszustand deiner Rohstoffe oder Schmelze die besonders kritisch sind?
3.3. Musst du bei der Produktion auf Elektrostatik achten?
3.4. Kann es beim mischen zu einer Reaktion zwischen Schwefel und Zink kommen die Wärme frei setzt?
3.5. Wie regelst du die Temperatur während des Prozesses?

4. Allgemein
4.1. Wie verhinderst du ein entmischen der Komponenten?
4.2. Welchen Effekt hat ein entmischen der Komponenten auf die spätere Reaktions des Treibstoffes?
4.3. Welche Grenzwerte dürfen nicht überschritten werden?
4.4. Kann ich spätere formgebenene mechanische Tätigkeiten am Treibstoffblock ausüben ohne das er zündet?
4.5. Wie reagiert dein Densit auf andere chemische Komponenten des Motors z.B. Klebstoffe, wie reagieren Klebstoffe auf Densit?
4.6. Wie lange ist Densit Lagerfähig?
4.7. Kennst du dich mit Phasendiagrammen aus?

Ich denke die Fragen sollten erstmal reichen. Wenn du die nicht alle beantworten kannst, würde ich nicht an deiner Stelle das Zeug anfassen.

Zitat:

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In diesem Thread wurde vielmehr die Frage gestellt, ob ZnS möglicherweise nicht unter die gesetzlichen Auflagen fällt. So wie Hybridmotoren bei pyrofreier Zündung ja auch nicht unter das Spregstoffgesetz fallen. Also geht es unter anderem darum, diese Frage zu beantworten. Was wir mit ZnS genau machen, wenn es tatsächlich "frei verfügbar" sein sollte, wurde noch garnicht diskutiert.

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Komisch finde ich dann, das wenn man auf die BAM mit ihren Test zum feststellen verweißt, das man dann wieder gleich der Buhmann ist. Die machen die Tests damit wir die nicht machen müssen und wir nicht unseren Arsch beim testen riskieren. Die testen hauptberuflich und wissen mit Sicherheit eher wie man das Zeug testen muss als wir. Hast du die ganzen Testgeräte für die Test zuhause? Woher weißt du dann das Densit so reagiert wie es in dem Bericht von dir steht? Vielleicht war das ja nur Zufall das gerade die Mischung so toll geagiert? Was ist wenn die Parameter nur etwa anders sind und das Zeug plötzlich nicht mehr so toll passiv ist?
Nur weil ich die Tests der BAM als positiv bewerte bin ich noch lange nicht der Michel der wie ein Schaf der Herde hinterher läuft. Du fährst doch auch auf der rechten Seite auf der Straße und stellst nicht das ganze Regelwerk in Frage. Bist du dann auch so ein Schaf was der Herde folgt?

Gruß

Neil

HI Neil,

phlegmatisiert bedeutet, daß Metall - in diesem Fall Zink - kann aber auch Alu sein - nicht mehr so reaktionfreudig ist wie unphlegmatisiertes - und sollte daher sicherer in der Anwendung sein.

Hi,

wie wird den phlegmatisiert? Würde das Verfahren evtl. das Zink für eine Anwendung als Treibstoff unbrauchbar machen?
Wenn man nur phlegmatisiertes bekommt, wie kann man das rückgängig machen um es dann für den Anwendungsfall hier zu nutzen? Was muss dabei beachtet werden?

Gruß

Neil