'Soda' als brandvertrager

[Oxidized]

In literatuur over rookbommen (of candy propellant) wordt regelmatig aangeraden om 5-30% soda aan je compositie toe te voegen, omdat soda een brandvertragende werking zou hebben. Met soda wordt dan bedoeld de Na2CO3 die je voor algemeen gebruik in de supermarkt kan kopen. Chemisch heb ik me hier nooit iets bij kunnen voorstellen omdat het me onwaarschijnlijk lijkt dat een anorganische zwakke base enige invloed heeft op een oxidatiereactie. Vanmiddag zag ik toevallig op de engelse wiki dat natriumwaterstofcarbonaat (NaHCO3), wat ook vaak soda wordt genoemd, al bij lage temperatuur kan gaan ontleden.

Boven de 70^oC treedt de volgende reactie op: 2NaHCO3 → Na2CO3 + H2O + CO2
De gewone soda (Na2CO3) kan pas bij 1000^oC ontleden volgens: Na2CO3 → Na2O + CO2

De meeste rook of candy composities halen natuurlijk nooit de 1000 ^oC en dus zal de 2e reactie niet plaatsvinden. (als de reactie wel plaatsvindt dan zal dit trouwens eerder een brandbevorderende dan een brandvertragende werking hebben, omdat de natriumoxide die ontstaat een nogal agressief goedje is wat bijvoorbeeld spontaan met water reageert.) De eerste reactie vindt wel plaats en is wel degelijk brandvertragend. NaHCO3 poeder is zelfs een tijdje gebruikt in een bepaald merk poederblussers.

Mijn vraag is dus: Is het eigenlijk 'fout' om gewone soda als brandvertrager te gebruiken? Krijg je veel betere resultaten met NaHCO3 als vertrager? Of zie ik iets heel simpels over het hoofd?

[Sobrero]

Het feit alleen al dat het pyrotechnisch mengsel verdund wordt door een inerte stof (zoals Na₂CO₃, NaCl,...) maakt dat de reactie trager verloopt: De warmte die de reactie ontwikkelt, wordt namelijk ook deels gebruikt om het natriumcarbonaat op te warmen. Eenzelfde hoeveelheid warmte zorgt voor een lagere temperatuur dan in het niet-verdunde geval, en zoals we weten houdt een lagere temperatuur ook een lagere reactiesnelheid in.
Het is wel handig om een inerte stof te gebruiken dat voor een beetje gasontwikkeling zorgt, zo wordt de totale reactie niet gehinderd door een overmaat aan residu. Zo'n stof met endotherme ontledingsreactie met gasontwikkeling is dus aantrekkelijk. Stoffen die door de reactiewarmte verdampen nemen ook extra warmte op; de paraffine bijv. in kaliumnitraat/suiker/paraffine zorgt niet alleen voor een rookgordijn, maar tempert de verbranding ook.

Trouwens, Richard Nakka heeft de verbrandingstemperatuur van KN/Sucrose 65/35 gemeten , met als waarde 1350°C. Dus dan gaat die natriumcarbonaat wel ontleden hé ;-).
Calciumcarbonaat is eigenlijk ook interessant, dat ontleedt bij 825°C (wiki).

Ik denk dus dat bij voldoende hoge temperatuur (>1000°C) natriumbicarbonaat en natriumcarbonaat ongeveer even efficient zijn, en dat bij lagere temperaturen natriumbicarbonaat inderdaad "brandvertragender" zal werken dan het carbonaat, aangezien op die temperatuur enkel het bicarbonaat endotherm zal ontleden. Paraffine ziet er ook prima uit als brandvertrager voor rookbommen.

[Leander]

NaHCO3 werkt inderdaad beter dan NaCO3. In bijvoorbeeld D1 sterren is dit duidelijk merkbaar. Zonder brandvertragers zijn sommige blauwe stercomposities niet eens te maken. De stof fungeert hier inderdaad als temperatuurbuffer, niet als brandvertrager.

Overigens levert Na2O in reactie met water niet gigantisch veel energie. Dit werkt juist averechts, want er vormt er zich NaOH, wat dankzij het lage smeltpunt en haalbare kookpunt ook weer de temperatuur tempert doordat het smelt en uiteindelijk verdampt.

Als je wilt testen met serieuze brandvertragers zou je iets als zinkboraat eens moeten proberen

[D.L.]

Wat ik ook denk dat soda als brandvertrager werkt omdat het zoveel water in zijn kristalstructuur heeft. Als soda warm wordt komt het water eruit en werkt het dus brandvertragend.

[miech]

Wat ik ook denk dat soda als brandvertrager werkt omdat het zoveel water in zijn kristalstructuur heeft. Als soda warm wordt komt het water eruit en werkt het dus brandvertragend.

Bingo. Ik stond net op het punt dat te gaan posten . Natriumcarbonaat is uit mijn hoofd een dodecahydraat, en als dat bij zo'n 100^oC uit elkaar valt vertraagt dat de reactie behoorlijk. Er zit zelfs zo veel water in die kristallen dat het kan reageren met metallisch natrium.

[Sobrero]

Hmm ik weet niet of natriumcarbonaat-10-water (het is een decahydraat ) wel geschikt is als brandvertrager. Dat bestaat uit 63% water -- en water is wel heel brandvertragend (hoge warmtecapaciteit en hoge verdampingsenthalpie). Ik denk dat de verbranding dan niet alleen minder snel (=gewenst) maar ook 'minder goed' zal verlopen. Als je een paar percent water aan een pyrotechnisch mengsel toevoegt, is dat niet echt bevorderlijk voor de 'netheid' van de reactie, niet?

Trouwens, natriumcarbonaat-10-water verliest al langzaam zijn kristalwater aan de open lucht bij kamertemperatuur. Wanneer een rookcompositie ook maar enigzins moet verhit of gedroogd worden bij productie (zoals KAS/suiker, Kaliumnitraat/suiker/(vaseline),...), zal er eerder het watervrije natriumcarbonaat overblijven.

[Leander]

Ik ging in mijn post dan ook uit van watervrije soda. Dit gebruik ik namelijk ook in rookbommen.

[Oxidized]

Trouwens, Richard Nakka heeft de verbrandingstemperatuur van KN/Sucrose 65/35 gemeten , met als waarde 1350°C. Dus dan gaat die natriumcarbonaat wel ontleden hé ;-).
Calciumcarbonaat is eigenlijk ook interessant, dat ontleedt bij 825°C (wiki).

Thanks, dat wist ik dus helemaal niet. Ik dacht eerlijk gezegd dat kaliumpermanganaat (en alle overige Na/K/NH4 - (per)chloraat/manganaat zouten) + brandstof maar zo'n 400°C bereikt, en dat KNO3 + brandstof hooguit een paar honderd graden warmer kan worden. Toch wel handig om te weten
(goede link trouwens).

Overigens levert Na2O in reactie met water niet gigantisch veel energie. Dit werkt juist averechts, want er vormt er zich NaOH, wat dankzij het lage smeltpunt en haalbare kookpunt ook weer de temperatuur tempert doordat het smelt en uiteindelijk verdampt.

Als je wilt testen met serieuze brandvertragers zou je iets als zinkboraat eens moeten proberen

Daar heb je een punt; de NaOH zal ook weer verdampen en de energie die dit kost compenseert mooi voor de energie die vrijkomt door de reactie van Na2O en H2O.

Zou je als brandvertrager eigenlijk niet gewoon boorzuur kunnen gebruiken?

[pyrobass]

Ja dat kan als je maar een flinke overmaat toevoegd, feitelijk kan je elke inerte stof gebruiken als het maar verbrandings energie "absorbeerd" door te smelten. Maar waarom zou je niet gewoon soda gebruiken, het spul kost geen drol. Ik gebruik men boorzuur liever in composities die xNO3+metaal bevatten, of met proefjes met groen vuur.

Edited March 3, 2009 by pyrobass

[pdfbq]

Ik maak mijn R-Candy als volgt
Verhoudingen:
64% KNO3 28% Suiker 6% Dextrose en 2%Fructose, Jimmy Yawn zijn recept als je geen corn syrup hebt.
Water erbij en verhitten in pan in oliebad op 160/170 graden.
Werkt heel goed. Krijg hele mooie witte 'herwarmbare' en daarna weer kneedbare substantie.

Dit brandt echter erg snel voor kleinere vuurpijlen denk ik (zie filmpje).

Motor 16 mm met 2 losse baites grains van elk 7.5 gram core 5mm en nozzle 5mm.
Motor brandt in één seconde leeg en geeft een maximale thrust van meer dan 4 pond!!
Je kan het niet goed zien maar de weegschaal gaat tot 2 kilo en hij schiet gewoon tegen z'n max aan.
Ik heb veel liever dat ze twee seconden 2 pond thrust afgeven dan in één seconde 4 dus ben op zoek naar vertraging.

soda bij m'n R-Candy gedaan tijdens het maken
Niet dus

Wat gebeurt er: De suiker verbrandt zelfs al bij 120 graden (normaal zit ik op 170), het wordt bruin en gaat ook naar verbrande suiker ruiken.
Wat je overhoud is inderdaad langzame (excuse le mot) poep-R-Candy zonder power, wat logisch is denk ik omdat de suiker voor een deel verbrand is maar waar je dus ook niets meer aan hebt.

Ik heb géén idee wat er gebeurt. Iemand? eh en nog steeds op zoek naar een simpele vertrager dus.

Edit: kleine aanpassing

motor_17mm_core_5mm_15gr.mp4

Edited November 4, 2009 by pdfbq

[pyrobass]

Hoezo brandt het te langzaam? je wilt graag een zo snel mogelijk brandende mix in plaats van een langzamere. Je moet zo snel mogelijk zoveel mogelijk massa uitstoten in een raket, als je de mix vertraagd denk ik dat ze niet gaan vliegen.

[pdfbq]

Je moet zo snel mogelijk zoveel mogelijk massa uitstoten in een raket

Ik denk als je zo snel mogelijk zo veel mogelijk massa wil uitstoten je beter een shell kan maken en deze met een mortier afschieten.
Waar ik naar op zoek ben is een raket die vliegt en niet een die in een keer uit zicht is.
Heb redelijk wat ervaring met raketten maar dan de water versie er van. Acht bar in twee aan elkaar gelijmde flessen pompen (met een heel kleine nozzle, 3mm).
Deze vliegen super mooi naar zo'n 80 m met een paar seconden thrust eerst het water en daarna gewoon de lucht.
Ben nu over aan het gaan op de brandstof versie dus.

[Methodologisch]

Hiernaar had ik ook al een beetje gezocht, aangezien langere brandtijden veel leuker zijn om naar te kijken als een raket die binnen 0.8 seconden op mach 1 zit! Ook valt er denk ik wel wat te winnen qua hoogte, aangezien luchtweerstand met een 3e macht toeneemt met toenemende snelheid.

Misschien hoef je niet perse een brandvertrager te gebruiken om de brandtijd de verlengen, trouwens als je een brandvertrager wil gebruiken zou je ook gewoon meer suiker kunnen toevoegen t.o.v de KNO3. Een mix van 50/50 KNO3/suiker brand al veel trager dan 65/35.

Volgens mij kun je het beste experimenteren met het brandend oppervlak te verlagen van je Rcandy grains en hier de nozzle grootte op aanpassen om de kamerdruk zo hoog mogelijk te houden. (De ratio van je totale oppervlakte propellant/nozzle wordt de Kn genoemd en bepaald in grote mate de kamerdruk van je motor) Een endburner motor bijvoorbeeld heeft een veel kleiner oppervlak dat kan branden als batesgrains, hierdoor verbrandt er per tijdseenheid minder Rcandy in een endburner als in een cored design. Een endburner brandt daarom ook wel tot 5 keer zo lang als een cored design. Aangezien een endburner zelf waarschijnlijk te traag is om te werken, lijkt het me alleen wel moeilijk om geschikte grains te maken hiervoor. Alleen de core verkleinen van je grains gaat waarschijnlijk niet werken, aangezien dan tijdens het branden het oppervlak heel snel toeneemt, en daarmee dus ook de kamerdruk met een CATO als gevolg...

Ahh, had het even nagezocht... Moon-burner grains zouden misschien uitkomst kunnen bieden!

--> http://www.jamesyawn.net/moonburner/index.html

Ook zou je misschien gewoon bates grain kunnen blijven gebruiken en alleen de nozzle groter kunnen maken. Hierdoor neemt de kamerdruk af (helaas ook de efficientie waarmee de rcandy verbrand, isp) en verleng je de brandtijd. Met een combinatie van deze dingen kom je een heel eind denk ik!

Edited November 5, 2009 by Methodologisch

[pdfbq]

Heb er ook aan gedacht de verhoudingen te veranderen. Nog niet geprobeerd. Wel een nadeel is denk ik dat je de totale energie per massa er mee verkleint.
Ideaal zou natuurlijk het tegenovergestelde van ijzeroxide zijn.

Endburner
Geprobeerd. Is inderdaad te traag.
Nozzle groter maken
Geprobeerd echter: Door de lagere druk is het veel moeilijker om in één keer al je oppervlakte aan te steken (is mijn theorie) wat resulteert in een slechte, onregelmatige verbranding. Zie filmpje, 8mm nozzle i.p.v. 5mm (heb ook 6 en 7mm getest maar geen beter resultaat).
Core verkleinen
Werkt inderdaad niet denk ik ook. Is binnen no time weer op 5 mm en dan ben je bij af.
Moon-burner!
@Methodologisch: Goeie tip man! Tnx!
Nog niet gezien terwijl ik Jimmy Yawn zijn pagina's behoorlijk doorploegd heb.

etit: stond ergens core waar ik nozzle bedoel.

met_nozzle_van_8mm.mp4

Edited November 5, 2009 by pdfbq

[Nisei]

Niemand noemt Natriumbicarbonaat (baking soda) terwijl ik dat vaker tegen kom in leesvoer.

[Guest Goner]

Waarom zou je dat doen als Soda gewoon de triviale naam is?

[User1]

Dat zijn 2 verschillende dingen.
Bakpoeder: NaHCO3
Soda: Na2CO3 * 10 H20

[Guest Goner]

Ah oke, toch nog iets geleerd vandaag!

Ik dacht altijd dat soda gewoon Natriumcarbonaat was en bakpoeder Natriumbicarbonaat was!

[Nisei]

Soda = Natriumcarbonaat

Baking Soda = Natriumbicarbonaat

Verwar Baking Soda trouwens niet met Baking Powder. Baking Powder is een mengsel van Natriumbicarbonaat, Kalium Bitartraat (wijnsteen) en maizena.

[Methodologisch]

Endburner
Geprobeerd. Is inderdaad te traag.
Nozzle groter maken
Geprobeerd echter: Door de lagere druk is het veel moeilijker om in één keer al je oppervlakte aan te steken (is mijn theorie) wat resulteert in een slechte, onregelmatige verbranding. Zie filmpje, 8mm nozzle i.p.v. 5mm (heb ook 6 en 7mm getest maar geen beter resultaat).
Core verkleinen
Werkt inderdaad niet denk ik ook. Is binnen no time weer op 5 mm en dan ben je bij af.

Had je de endburner met 1% ijzeroxide geprobeerd? Hiermee schijn je wel een endburner te kunnen maken, al is de totale hoeveelheid propellant die je in een endburner kan stoppen altijd lager als gebruik van cored/moon grains. Of je moet al wel een Rcandy variant maken die een enorm hoge brandsnelheid heeft bij 1 bar, en die niet veel toeneemt met toenemende kamerdruk. (pressure exponent) (Wat volgens mij onmogelijk is)

Alleen de nozzle groter maken had ik ook al verwacht dat het niet zo goed zou werken. Er zijn limieten aan de Kn die je nog kan gebruiken met een bepaalde brandstof. Als je de nozzle te groot maakt komt de kamer niet op druk, aangezien de kamerdruk ook de brandsnelheid bepaald waar de motor op ontworpen is. Dus zelfs al zou je het gehele oppervlak in 1 keer aansteken blijft dit misschien een probleem. Voor sommige propellants wordt dit voorkomen door de nozzle tijdens het ontsteken te blokkeren met een prop die er, pas als de kamer op druk is gekomen, uitplopt. Edited November 6, 2009 by Methodologisch

[pdfbq]

Vandaag kilo natriumBIcarbonaat besteld (euro 4.50)
Ga er mee aan de slag, evanals moon grains die me heel interessant lijken (Zou zomaar eens een burntime van 1.5 sec kunnen geven wat super zou zijn) maar zal niet morgen af zijn

[pdfbq]

Vandaag een paar moongrains gemaakt:

Het resultaat is veelbelovend! Zie audio plaatje (geluid opgenomen dan kun je zien hoe lang iets thrust geeft).
Staan twee bates grains audio plaatjes op en één moon grain, bates is heel constant, moon moet ik nog constant krijgen maar heeft denk ik te maken hoe goed je de core tegen de kant aan krijgt en of er geen lijm vanuit de end plug in over je grain komt.
Filmpje sucks kwa duidelijkheid maar toch maar geplaatst. Je ziet nog wat onzin aan het eind van de burn. Hoe dat nou kan is mij een raadsel. Heeft denk ik iets te maken met de end plug en dat er ergens lijm op/tussen komt te zitten. Als iemand een idee heeft?
beste_moon_grain.mp4Nu is het dus nog wachten op de natriumbicarbonaat.

[Nisei]

Ik ben benieuwd naar de resultaten.
Als het werkt is het misschien ook een idee om Natriumbicarbonaat in flares te gebruiken.

[Nisei]

Op Pyroguide kom ik het volgende tegen:

Sodium bicarbonate is used as a moderant, meaning that is is added to control the speed and heat of combustion. When bicarbonates are heated, they produce carbon dioxide which slows combustion by displacing oxygen. The reaction is also endothermic, which helps to immediately control excess heat.

Dit gaat dus over bicarbonaten en niet over de soda die je hier in de supermarkt koopt.
Iemand die deze theorie kan bevestigen?

[pdfbq]

In r-candy werkt natriumbicarbonaat vooralsnog niet.
Als je het vanaf het begin toevoegt dan verbrandt de suiker al voor een deel. Ook de structuur wordt bros. Voeg je de natriumbicarbonaat toe aan het eind dan verbrandt de suiker minder (het lijkt wel of er ook water voor nodig is om de suiker te laten verbranden) maar dan gaat het doen wat het ook in deeg doet namelijk, het laat je r-candy rijzen! Er komen allemaal kleine CO2 belletjes in en dat is nou niet bepaald wenselijk (bij testen kans op brandend uit elkaar spatten, in een motor een CATO), ik blijf uit de buurt.
Ter vergelijk: de witte balletjes zijn van normale r-candy.


edit 1: Bedenk ik me net. Misschien kun je de tweede variant weer lang gaan kneden zodat alle belletjes er weer uit zijn, niet ideaal maar ga ik nu proberen.
edit 2: Lang gekneed nu maar de belletjes zijn er niet meer uit te kneden :lol:

Edited November 15, 2009 by pdfbq