• UID99
  • 登录2018-08-07
  • 粉丝22
  • 发帖80
  • 科研点数5点
二级优质勋章
高级业余火箭学者
276644985 发布于2016-05-29 19:17
29/11227

KNSB制作工艺简介

楼层直达
                                                                                             前言
       在业余模型火箭界,爱好者们用的燃料非常多,如以高氯酸铵为氧化剂的HTPB推进剂,以硝酸钾为氧化剂的RNX、硝-糖、黑火药等等。其中硝糖是绝大多是爱好者的制作选择,因为硝糖相对其它燃料而言,原料易得,成本低,制作工艺简单,但即便如此,能把硝糖做的非常棒的爱好者,还是很少一部分。目前网络上关于硝糖的制作教程非常多,但大多数是凭经验,凭感觉,看颜色来制作硝糖,这样做没有一个标准,不仅制作效率低,而且工艺重现性差。所以我写这篇文章,希望能改变一些爱好者的制作观念,让每个人都可以轻松地制作出优质硝糖。
首先我想谈谈“重结晶”与“热熔法”的概念
        硝糖应该是所有火箭燃料中最独特的一种火箭燃料,只有它用的是热加工工艺。在业余界关于硝糖的制作工艺分为两种叫法——“重结晶法”与“热熔法”。多数人认为加了水制作就是重结晶法,不加水制作就是热熔法。这种概念其实是错的,热熔法本身就是重结晶法。
       重结晶(chóngjiéjīng)是将晶体溶于溶剂或熔融以后,又重新从溶液或熔体中结晶的过程。在制作硝糖时,硝酸钾是作为溶质,糖是做为溶剂,利用两者熔点不同,首先将糖熔化作为溶剂,将硝酸钾溶于其中进行充分混合,冷却后固化结晶。以上就是重结晶工艺制作硝糖的原理。“热熔法”本身就是重结晶,理应不存在这个说法。加水只是可以使物料受热面积增大,提高物料溶解的速度。
关于制作硝糖的工具
温度计,我用的是电子数显温度计,搭配线型电热偶。也可以用别的温度计代替,只要量程不小于200即可。

图片:IMG_3955.JPG


加热设备,电热炉,沙浴【可无】

      硝糖有三种,KNDX硝酸钾--葡萄糖)、KNSB(硝酸钾--山梨【糖】醇)、KNSU(硝酸钾--白糖),在本文中我主要介绍KNSB,因为KNSB加工性能极好,制作起来是三种硝糖里最简单的。
      制作KNSB,首先要知道山梨醇的一些理化性质。山梨(糖)醇的分子式为C6H14O6,依结晶条件不同,熔点在88~102℃范围内变化。山梨醇的化学性质稳定,不易被空气氧化,通常情况下与酸碱不起作用,不易被各种微生物发酵,山梨醇的耐热性好,高温下200℃也不分解。
       根据以上性质我们可以知道,山梨醇对硝酸钾的品质要求并不高,它的耐热性比较好,意味着流动性可以做的很好。
以下是关于KNSB的一些资料
KNSB化学方程式  C6H14O6 + 3.345 KNO3 -> 1.870 CO2 + 2.490 CO + 4.828 H2O + 2.145 H2 + 1.672 N2 + 1.644 K2CO3 + 0.057 KOH
理论密度: 1.841g/cm^3
比热比   :1.042
自燃温度:大于300
理论比冲: 164s
理论特征速度: 938m/s
实际特征速度: 914m/s
理论燃烧温度: 1327K
实际燃烧温度: 1247K
推力系数: 1.468
常压燃速: 2.5mm/s
KNSB中硝酸钾含量与比冲的关系。可以得出硝酸钾与山梨醇的质量比为66/34最佳。

图片:QQ截图20160529141403.png


燃烧室压力与比冲的关系

图片:QQ截图20160529141445.png



以下是制作部分

硝酸钾(天津市天力化学试剂有限公司)

图片:IMG_3952.JPG


实测PH值为10。不得不吐槽一下黑心商家

图片:IMG_3956.JPG


山梨(糖)醇 (华北制药华源有限公司)

图片:IMG_3953.JPG


实测PH值为7

图片:IMG_3957.JPG


将硝酸钾与山梨醇按照66/34的比例混合好,倒入加热器皿中。加热后山梨醇会熔化,物料会抱团。

图片:IMG_3960.JPG


物料变为液态后插入电热偶测温,将温度控制到200℃以下即可

图片:IMG_3961.JPG


液态山梨醇随着温度的升高对硝酸钾的溶解度增大,到150℃以后,流动性就非常好了

图片:IMG_3962.JPG


最后可以像水一样浇筑到发动机内

图片:S60527-215500.jpg


流动性极佳,可以做到“细水长流”

图片:S60527-215516.jpg


最后浇筑好的端面是可以反光的,再次证明KNSB流动性好

图片:S60527-215522.jpg


KNSB有一个与KNSU,KNDX与众不同的特点,KNSB固化速度非常慢,实测室温30℃的环境下,需要30分钟才能基本固化,50分钟内都有很棒的可塑性,完全硬化需要48小时以上。
还有第二种比较好的制作方法,先把山梨醇熔化,然后倒入硝酸钾搅拌混合,继续加温,把流动性提高。我个人比较喜欢第二种方法。工序与所谓的“热熔法”相似。
浇筑药柱

图片:31_99_d593f59e9205712.jpg

图片:31_99_db6059d5e9d10ef.jpg



浅谈硝糖

      KNSB是最近我才接触的燃料,之前一年我都在制作KNSU,KNDX,只要工艺得当,KNSU,KNDX都可以做的很优秀,但相对KNSB而言,工艺就要复杂的多,而且工艺重现性差。从上文我的介绍来看,可以发现制作KNSB几乎没有技术含量,只用配料,加温,浇筑就行了,就连温控也不必很严格。
     制作KNSU,白糖对温度的控制要求高,加热不便。制作KNDX,葡萄糖对温度的控制要求同样也很高,而且葡萄糖对硝酸钾的PH值也有要求。在此不详细介绍KNSU,KNDX的制作工艺。
      综上所述,KNSB是一种工艺重现性高,易制作,加工性能好的燃料。完全可以淘汰KNSU,KNDX。极适合广大火箭爱好者制作。
参考文献
Richard Nakka——KN-Sorbitol Propellant Chemistry and Performance Characteristics
刘    建     华      —— 山梨醇粉状结晶工艺改造的研究
胡    学     勇      ——山梨醇的性质
补充我录制的KNSB加工视频,视频开头碗里的液体,是融化后的山梨醇

 http://v.youku.com/v_show/id_XMTU5MjY2OTMyOA==.html
[276644985于2016-11-11 13:48编辑了帖子]
评分2条评分,MT币+151
  • 估读症患者+51MT币2016-05-30 00:32

    抓牢了以前其他教程里较少提到的一些要点,且简洁明了,通俗易懂。

    估读症患者
  • 莫斯科的黄斯基+100MT币2016-05-29 23:04

    在实验中有资料支撑,有理可据!

    莫斯科的黄斯基
  • UID99
  • 登录2018-08-07
  • 粉丝22
  • 发帖80
  • 科研点数5点
二级优质勋章
高级业余火箭学者
276644985 发布于2016-05-29 19:23
沙发F
关于KNSB的教程,网上也非常多,我只不过是把前人的文章做了些整合修改。我的能力有限,文章难免有不严谨、错误的地方。还请读者们指出来,我来改正。


理应说制作出的KNSB是白色的才对,那为什么我做的是黄色的呢?因为大多数工业上生产山梨醇的原料是葡萄糖,我认为我这包山梨醇中残留了微量葡萄糖,葡萄糖对碱性硝酸钾非常敏感,两者接触后葡萄糖就会分解变黄。但山梨醇中的葡萄糖是微量,所以没有影响。

山梨醇  网购十几元一千克,包邮。
我使用的温度计 20元不到 包邮
[276644985于2016-08-04 00:42编辑了帖子]
  • UID95
  • 登录2020-12-13
  • 粉丝50
  • 发帖252
  • 科研点数10点
二级优质勋章
2017年论坛年会举办者
论坛之星服役勋章
高级业余火箭学者
MT论坛理事会理事
众望瞩目勋章
优异服役勋章
追星Maker纪念章
莫斯科的黄斯基 发布于2016-05-29 23:02
板凳F
这也说明一点,制作硝酸钾—糖类燃料最重要的一点就是温度控制。如果要在爱好者圈子里继续延续硝酸钾—糖类热熔燃料最好建议每个初学者和爱好者都买一台可调温电炉。相对于可调温电炉,燃料制作过程中可以慢慢熬,而且避免了沙浴盐浴的复杂步骤和明火加热的危险。
希望楼主对于硝酸钾—山梨醇热熔燃料的力学性质、燃烧性质、发动机热试车与其他几类硝酸钾—糖类热熔燃料有个对比。然后发帖,有了这些说服证据,才能完全认为山梨醇比蔗糖和葡糖糖更优秀!
Ангельские ритмы!
  • UID98
  • 登录2016-09-28
  • 粉丝5
  • 发帖71
  • 科研点数0点
danger 发布于2016-05-29 23:10
地板F
这个燃料是很好,所以我才推荐给你啦~希望在这个论坛起步的新手可以少走一些弯路。燃温这么低,不是太大的发动机直接浇筑在壳体就行
  • UID99
  • 登录2018-08-07
  • 粉丝22
  • 发帖80
  • 科研点数5点
二级优质勋章
高级业余火箭学者
276644985 发布于2016-05-29 23:29
4楼F
danger:这个燃料是很好,所以我才推荐给你啦~希望在这个论坛起步的新手可以少走一些弯路。燃温这么低,不是太大的发动机直接浇筑在壳体就行回到原帖
嗯。我们以后的任务就是要弄清楚山梨醇为什么固化的那么慢,能不能找到一种方法可以控制它固化成型的速度,这样可以大大节省时间。
  • UID99
  • 登录2018-08-07
  • 粉丝22
  • 发帖80
  • 科研点数5点
二级优质勋章
高级业余火箭学者
276644985 发布于2016-05-29 23:34
5楼F
莫斯科的黄斯基:这也说明一点,制作硝酸钾—糖类燃料最重要的一点就是温度控制。如果要在爱好者圈子里继续延续硝酸钾—糖类热熔燃料最好建议每个初学者和爱好者都买一台可调温电炉。相对于可调温电炉,燃料制作过程中可以慢慢熬,而且避免了沙浴盐浴的复杂步骤和明火加热的危...回到原帖
KNSU,KNDX对温控要求非常高,不同阶段要有不同的温度。而KNSB只有一个温度值,就是不高于200摄氏度,所以制作难度大大降低。我发现相同温度条件下,山梨醇对硝酸钾的溶解度远远大于白糖、葡萄糖对硝酸钾的溶解度,所以KNSB的流动性是三者之中最好的。离开加热后还有超长的可塑时间。其实这已经能有力的证明,KNSB是最优秀的了。
  • UID123
  • 登录2018-09-01
  • 粉丝23
  • 发帖236
  • 科研点数7点
高级业余火箭学者
MT论坛理事会理事
二级优质勋章
优异服役勋章
论坛之星服役勋章
xian333c 发布于2016-05-30 21:53
6楼F
276644985:KNSU,KNDX对温控要求非常高,不同阶段要有不同的温度。而KNSB只有一个温度值,就是不高于200摄氏度,所以制作难度大大降低。我发现相同温度条件下,山梨醇对硝酸钾的溶解度远远大于白糖、葡萄糖对硝酸钾的溶解度,所以KNSB的流动性是三者...回到原帖
这不仅仅是工艺的问题~不同的燃烧剂对于燃烧状态的影响是不同的。就像低熔点粘接剂和高熔点粘接剂对于燃速系数和压强指数有明显不同一样。同样的KNSU\SB\DX其a和n也是不同的。而其会直接影响发动机的表现和发动机设计。这方面我希望楼主能够详细补充。我们也不能够依靠软件计算所有东西。我也希望将来大家都能够做到一张纸、一支笔、一个科学计算器能够完成所有计算的程度~
噗嗤
  • UID99
  • 登录2018-08-07
  • 粉丝22
  • 发帖80
  • 科研点数5点
二级优质勋章
高级业余火箭学者
276644985 发布于2016-05-30 22:09
7楼F
xian333c:这不仅仅是工艺的问题~不同的燃烧剂对于燃烧状态的影响是不同的。就像低熔点粘接剂和高熔点粘接剂对于燃速系数和压强指数有明显不同一样。同样的KNSU\SB\DX其a和n也是不同的。而其会直接影响发动机的表现和发动机设计。这方面我希望楼主能够详细...回到原帖
嗯。我能力有限,这些比较深奥的理论研究,还是希望你来做啦。。这个帖子我就只会说说加工的问题
  • UID123
  • 登录2018-09-01
  • 粉丝23
  • 发帖236
  • 科研点数7点
高级业余火箭学者
MT论坛理事会理事
二级优质勋章
优异服役勋章
论坛之星服役勋章
xian333c 发布于2016-05-30 22:59
8楼F
276644985:嗯。我能力有限,这些比较深奥的理论研究,还是希望你来做啦。。这个帖子我就只会说说加工的问题回到原帖
嘛~总不能总在写个程度游荡把~大家提高理论水平还是挺有用的~
噗嗤
  • UID314
  • 登录2020-07-14
  • 粉丝9
  • 发帖123
  • 科研点数0点
优异服役勋章
论坛之星服役勋章
谁叫小明 发布于2016-05-31 11:23
9楼F
挺好啊不过我也是按照看颜色和手感来煮的
  • UID99
  • 登录2018-08-07
  • 粉丝22
  • 发帖80
  • 科研点数5点
二级优质勋章
高级业余火箭学者
276644985 发布于2016-06-02 08:27
10楼F
最后补充制作视频,感受一下KNSB优越的加工性能,http://v.youku.com/v_show/id_XMTU5MjY2OTMyOA==.html?x&sharefrom=android
[276644985于2016-06-03 18:10编辑了帖子]
  • UID85
  • 登录2017-01-15
  • 粉丝3
  • 发帖9
  • 科研点数0点
某个逗逼 发布于2016-06-13 15:22
11楼F
lz图片里用的是什么软件啊
  • UID314
  • 登录2020-07-14
  • 粉丝9
  • 发帖123
  • 科研点数0点
优异服役勋章
论坛之星服役勋章
谁叫小明 发布于2016-07-17 14:33
12楼F
这个ph值有点夸张...话说硝酸钾的酸碱有什么影响,为什么碱性的硝酸钾煮出来的knsb不会黄
  • UID493
  • 登录2017-07-24
  • 粉丝5
  • 发帖11
  • 科研点数0点
铭记i 发布于2016-07-26 11:54
13楼F
276644985:关于KNSB的教程,网上也非常多,我只不过是在炒前辈们的剩饭罢了。我的能力有限,文章难免有不严谨、错误的地方。还请读者们指出来,我来改正。


理应说制作出的KNSB是白色的才对,那为什么我做的是黄色的呢?因为大多数工业上生产山梨醇的...
回到原帖
嗯嗯,我做的KNSB是白色的。严格的66/34比例,但我的端面非常粗糙,不像楼主说的可以反光,我当时的温度只有120度左右,是温度不够吗?
  • UID99
  • 登录2018-08-07
  • 粉丝22
  • 发帖80
  • 科研点数5点
二级优质勋章
高级业余火箭学者
276644985 发布于2016-07-26 16:44
14楼F
铭记i:嗯嗯,我做的KNSB是白色的。严格的66/34比例,但我的端面非常粗糙,不像楼主说的可以反光,我当时的温度只有120度左右,是温度不够吗?回到原帖
嗯对的,那种情况是硝酸钾没有完全被溶解,还存在很多颗粒物
  • UID493
  • 登录2017-07-24
  • 粉丝5
  • 发帖11
  • 科研点数0点
铭记i 发布于2016-07-26 17:03
15楼F
276644985:嗯对的,那种情况是硝酸钾没有完全被溶解,还存在很多颗粒物回到原帖
现在硝糖已经固化,还能再加热吗?
  • UID99
  • 登录2018-08-07
  • 粉丝22
  • 发帖80
  • 科研点数5点
二级优质勋章
高级业余火箭学者
276644985 发布于2016-07-26 17:06
16楼F
铭记i:现在硝糖已经固化,还能再加热吗?回到原帖
我没有试过,理论上是可以的
  • UID470
  • 登录2018-08-03
  • 粉丝10
  • 发帖119
  • 科研点数1点
ryq1212 发布于2016-08-02 21:53
17楼F
山梨醇易吸湿,所以食品上才将其用作水分保持剂。然而这对于火箭发动机来说是很不方便的。能在其中加入少许聚乙二醇4000以防止吸潮吗?
  • UID99
  • 登录2018-08-07
  • 粉丝22
  • 发帖80
  • 科研点数5点
二级优质勋章
高级业余火箭学者
276644985 发布于2016-08-03 02:40
18楼F
ryq1212:山梨醇易吸湿,所以食品上才将其用作水分保持剂。然而这对于火箭发动机来说是很不方便的。能在其中加入少许聚乙二醇4000以防止吸潮吗?回到原帖
你说的那个东西,我不知道。knsb的确吸潮,现在最好的解决方法就是用真空包装机把发动机包装起来,我看放热带雨林里几十年都不会吸潮了,另外真空包装机很便宜。
  • UID510
  • 登录2016-08-12
  • 粉丝0
  • 发帖1
  • 科研点数0点
Mr.Fang 发布于2016-08-12 13:35
19楼F
276644985:你说的那个东西,我不知道。knsb的确吸潮,现在最好的解决方法就是用真空包装机把发动机包装起来,我看放热带雨林里几十年都不会吸潮了,另外真空包装机很便宜。回到原帖
真空机貌似最便宜的也要一百多吧?。。
  • UID99
  • 登录2018-08-07
  • 粉丝22
  • 发帖80
  • 科研点数5点
二级优质勋章
高级业余火箭学者
276644985 发布于2016-08-12 22:21
20楼F
Mr.Fang:真空机貌似最便宜的也要一百多吧?。。回到原帖
差不多100
  • UID115
  • 登录2018-06-18
  • 粉丝47
  • 发帖88
  • 科研点数2点
优异服役勋章
论坛之星服役勋章
MT论坛理事会理事
众望瞩目勋章
追星Maker纪念章
高级电炮系统学者
估读症患者 发布于2016-09-25 17:00
21楼F
吸潮的话其实最简单的方法和干燥剂一起密封包装就可以了
用上个世纪八十年代的水准去做好每一件事~
  • UID1128
  • 登录2017-04-30
  • 粉丝0
  • 发帖2
  • 科研点数0点
叽里呱啦12586 发布于2017-04-14 23:38
22楼F
山梨醇,应该使用试剂的还是就是视频添加剂级别,成本差得多啊
  • UID2296
  • 登录2018-09-01
  • 粉丝2
  • 发帖64
  • 科研点数0点
优异服役勋章
追星Maker纪念章
论坛之星服役勋章
星空 发布于2018-06-21 00:21
23楼F
其实,KN系列吸潮是很常有的,个人觉得KNSU吸潮最明显(雨天18小时化水)其次是KNDX(雨天3天化水)KNSB算是最好的一个了(春夏交际可保持2个月原有状态),可向其中加入约百分之一的石墨粉(极细粉)来保持原有状态(偶然间发现的)当然,还有KNTI貌似也不错。还是要滋瓷一下的!
至于发黄。。。是硝糖都会,可能发生了部分的羟基脱水吧,毕竟熔融硝酸钾也是比较好的氧化剂。
再说大力硝钾为啥pH约为10(差不多9.6-10.4)因为它是碱离子交换法生产的硝酸钾。(ps:同学们把“天力”都改成了“大力”原因为何你懂得
  • UID470
  • 登录2018-08-03
  • 粉丝10
  • 发帖119
  • 科研点数1点
ryq1212 发布于2018-07-01 18:04
24楼F
星空:其实,KN系列吸潮是很常有的,个人觉得KNSU吸潮最明显(雨天18小时化水)其次是KNDX(雨天3天化水)KNSB算是最好的一个了(春夏交际可保持2个月原有状态),可向其中加入约百分之一的石墨粉(极细粉)来保持原有状态(偶然间发现的)当然,...回到原帖
萌新不才,请问KNTI是?
  • UID2296
  • 登录2018-09-01
  • 粉丝2
  • 发帖64
  • 科研点数0点
优异服役勋章
追星Maker纪念章
论坛之星服役勋章
星空 发布于2018-07-01 21:25
25楼F
ryq1212:萌新不才,请问KNTI是?回到原帖
emmm比起大佬我才是萌新,还要学习
是这样,有位大佬同学做了一个测试的KN系燃料,起了个这样的名字,然后我们就一直这么称呼了,一方面TI是因为有钛合金粉掺入,另一方面是Test(测试用)之意。因为裸药药形保持很好(见过几次)所以相提并论了,忘记了这个名字并不是正式名。。。
  • UID470
  • 登录2018-08-03
  • 粉丝10
  • 发帖119
  • 科研点数1点
ryq1212 发布于2018-07-03 18:19
26楼F
星空:emmm比起大佬我才是萌新,还要学习
是这样,有位大佬同学做了一个测试的KN系燃料,起了个这样的名字,然后我们就一直这么称呼了,一方面TI是因为有钛合金粉掺入,另一方面是Test(测试用)之意。因为裸药药形保持很好(见过几次)所以相提并论了...
回到原帖
方便不方便公开一下配比?话说钛合金粉哪里买的?
  • UID2296
  • 登录2018-09-01
  • 粉丝2
  • 发帖64
  • 科研点数0点
优异服役勋章
追星Maker纪念章
论坛之星服役勋章
星空 发布于2018-07-04 19:55
27楼F
ryq1212:方便不方便公开一下配比?话说钛合金粉哪里买的?回到原帖
他并不想公开(因为他麻麻不让搞了)
Ti及其合金还是很好买的,试剂店钛粉较贵(25g44RMB)我一般是在做冷焰火或特殊火药用,不过某同学在特种材料厂有关系所以能免费搞到合金。。。羡。。。
  • UID881
  • 登录2021-01-17
  • 粉丝2
  • 发帖287
  • 科研点数0点
优异服役勋章
楼层建筑师奖章
论坛之星服役勋章
兰若,公主魂 发布于2020-06-07 08:47
28楼F
  哈,山山梨醇不是做食品行业的吗。
  • UID3038
  • 登录2020-09-21
  • 粉丝0
  • 发帖12
  • 科研点数0点
yeon6658 发布于2020-09-21 10:46
29楼F
完美,大佬教程啊
您需要登录后才可以回帖
发表回复

杩斿洖椤堕儴