Investigation of kerosene droplets evaporation

Space debris are artificially created objects in space, most notably in the Earth’s orbit, constituted from satellites and spent rocket stages that includes the fragments from their disintegration, erosion and collisions. Collisions with debris have become a hazard to the active satellites and spacecrafts causing damage, especially to solar panels and optics like telescopes or star trackers. Ensuring that the components from the spent rocket stages are safely disposed is an important measure, thus containing the amount of debris.Among a lot of methodologies that are intended to remove the space debris, one such possibility is the use of the left-over propellant, mainly in its gaseous form in a small auxiliary rocket engine. In this thesis, the problem of space debris was analyzed and the phenomenon of the evaporation of kerosene was obtained. A series of droplet evaporation experiments, for different temperatures were performed with the goal of estimating the relationships between the D-square and the evaporation time along with the evaporation rate was computed with the aid of a theoretical model, to validate the experimental setup. The predicted and observed rates were quite satisfactory with evaporation rate having linear relationship with temperature. In these trials however, JP-4 fuel was used with the droplets formed with the aid of a needle position horizontal.

I detriti spaziali sono oggetti creati artificialmente nello spazio, in particolare nell'orbita terrestre, costituita da satelliti e stadi di razzi esauriti che includono i frammenti della loro disintegrazione, erosione e collisioni. Le collisioni con detriti sono diventate un pericolo per i satelliti attivi e per i veicoli spaziali che causano danni, in particolare ai pannelli solari e all'ottica come telescopi o inseguitori di stelle. Garantire che i componenti degli stadi del razzo esaurito siano disposti in modo sicuro è una misura importante, quindi contenente la quantità di detriti. Tra le molte metodologie che sono intese a rimuovere i detriti spaziali, una tale possibilità è l'uso del propellente residuo, principalmente nella sua forma gassosa in un piccolo motore a razzo ausiliario. In questa tesi è stato analizzato il problema dei detriti spaziali e si è ottenuto il fenomeno dell'evaporazione del cherosene. Una serie di esperimenti di evaporazione delle goccioline, per diverse temperature e’ stata eseguita con l'obiettivo di stimare le relazioni tra D-square e il tempo di evaporazione insieme al tasso di evaporazione calcolato con l'ausilio di un modello teorico, per convalidare la configurazione sperimentale. I tassi previsti e osservati sono abbastanza soddisfacenti con il tasso di evaporazione con una relazione lineare con la temperatura. In queste prove, tuttavia, è stato utilizzato il combustibile JP-4 con le goccioline formate con l'aiuto di una posizione di un ago disposto orizzontalmente.