Heat Capacity Determination of New Lightweight Ablators

Abstract

[ES] Un nuevo escudo térmico ligero de carbón/fenol (Zuram) ha sido desarrollado por el DLR como material de referencia para investigación, que podrá utilizarse para verificación de códigos. Sin embargo, hay datos cruciales para modelizar el comportamiento de estos materiales que son desconocidos: la capacidad calorífica, así como las entalpías de los procesos de oxidación y reacción. Una técnica habitualmente empleada para determinar dichas variables es la Calorimetría Diferencial de Barrido (DSC). Sin embargo, se ha comprobado que el uso de esta técnica en escudos térmicos ligeros se ve dificultado tanto por la baja densidad del material, que disminuye la sensibilidad del equipo DSC, como por las diferentes reacciones químicas involucradas, que enmascaran los valores de las variables de interés. El objetivo de este trabajo es tratar de mejorar la metodología existente para determinar la capacidad calorífica de escudos térmicos ligeros, mediante la combinación de datos experimentales y una herramienta de degradación de materiales, PATO.

[EN] A new lightweight carbon/phenolic ablator (Zuram) has been developed by DLR for research purposes. Zuram is an open material which will be used for code verification. However, crucial data is missing to model the behaviour of these materials: the heat capacity, as well as the enthalpies of reaction or oxidation processes. A common choice to determine those variables is the use of Differential Scanning Calorimetry (DSC). However, it has been observed that the use of this technique on lightweight ablators becomes challenging due mainly to two reasons: the low density of the material decreases the sensitivity of the DSC apparatus and the different chemical reactions occurring mask the actual values of the variables of interest. In this work, we propose to improve the existing methodology to determine the heat capacity of lightweight ablators by means of combining experimental data with a material degradation tool, PATO.