Новые ответы Покровскому.
Pokrovsky> Если бы Вы были внимательнее, то даже на моих фото разглядели бы, что температура горения смеси монотонно падает в обоих случаях - что без сверхадиабатической добавки, что со сверхадиабатической добавкой. Просто падает в разной степени.
Дело в том, что Покровский хотел понизить температуру в КС на 15%. А потом, он вдруг неожиданно заявляет, что когда температуру понизили на 15%, она возрастет на 15%.
Зачем Покровскому надо было понижать температуру в КС? Затем, чтобы понизить температуру на стенке КС. И понизить температуру до такой степени, при которой двигатель мог бы работать. Покровский же начал доказывать, что понизить температуру до такой степени, при которой двигатель мог бы работать - невозможно. Ведь Покровский что писал:
Pokrovsky> Необъяснимое(а может, и не обнаруженное в процессе рабты над двигателем) повышение температуры пристеночного слоя, переводившее стенку в критический по прочности режим. Pokrovsky> А движок-то и вообще вся ракета - уже рассчитаны.
Так что уж тут Покровский просто
обязан определиться - можно или нельзя это сделать. Если Покровский считает, что обеспечить температурный режим стенки было невозможно, то это означает, что существование F-1 было невозможно, хотя двигатель работал и летал. Если же Покровский соглашается с тем, что двигатель работал, тогда получается неверным утверждение Покровского, что будто было невозможно обеспечить температурный режим стенки. В таком случае, это будет означать, что Покровский врал про невозможность охлаждения, врал про 15% и т.п.
Ну и если все-таки действительно невозможно, тогда оказывается неверным уже другое утверждение Покровского:
Pokrovsky> Получаем, что необходимо снижение температуры в камере сгорания на 15%.
Потому что, как бы ни снижали, понизить до приемлемой (для стенки) температуры уже не получается - это сам Покровский ведь это утверждает, а не я!
Покровский создал "теорию", которая сама себя опровергает. Что, Покровский такой тупой, что этого никак не может понять?
Pokrovsky> Теперь я Вам указываю на проблемы с логикой.
Вот теперь проблемы с логикой именно у Покровского.
Pokrovsky> Покровский, используя цифры из конкретной работы, показывает, что для более энергонапряженного двигателя в сопоставлении с менее энергонапряженным влияние сверхадиабатической температуры пристеночного слоя заметно существеннее. В случае смеси кислорода с керосином, в случае другой геометрии горящего потока - цифры могут отличаться, но общая закономерность более серьезного влияния эффекта на более энергонапряженный двигатель - остается.
Так-так, значит Покровский уже не настаивает на цифре 15%? Вот слова Покровского:
Pokrovsky> Но уж понятно, что слой завесы с соотношением чуть больше удвоенного против стехиометрии - вероятнее всего добавлял около 15% к той температуре, которая от него ожидалась. И объяснений этому не было.
Значит, Покровский все же врал про 15%? И это число уже теперь ничем не обосновано, а есть некая "туманная зависимость"? А может, там тогда не 15%, а 0,15%? А может быть, дело обстоит еще и так, что Покровский врет, будто такая зависимость проявляется при любом виде горения, при любых условиях горения? Или он теперь будет все же говорить, что не при любых, а при соответствующих условиях горения?
Теперь насчет «энергонапряженного двигателя».
Так что там писал Покровский?
Pokrovsky> Для понимания масштаба проблемы, нужно разобраться, а как она таки влияет.
Вот именно, нужно разобраться.
Pokrovsky> Перепад температур между стенкой и газом изменился с проектных 450 до 700. Конвективный тепловой поток вырастает на 55% - в полтора раза.
Откуда Покровский взял 55%? Коэффициент теплоотдачи от газа вырастет в 1,02 раза, перепад температур в 1,08 раз. Итого будет 1,1 раз. А ведь все это взято для изменения общего конвективного теплопотока в КС при изменении температуры в КС на 250 градусов, а не пристеночного. Для пристеночного слоя это будет вообще неощутимо. И еще: при увеличении температуры стенки конвективный теплопоток не растет, а падает!
(этого Покровский не стал учитывать)
Pokrovsky>
Лучистая составляющая состоит из частично дошедшего до стенки потока излучения от центральной части камеры сгорания. Она практически не меняется. А вот собственное излучение наиболее близкого к стенке газа, которое доходит полностью, изменяется. Зависимость плотности потока излучения для паров воды от абсолютной температуры - кубическая, для СО2 - - степень 3.5. Но основная часть излучения - водяная.
(1500/1250)3 = 1.73.
Правда, при этом несколько снижается коэффициент излучения - приблизительно с 0.5 до 0.43. (0.43/0.5)=0.86
0.86*1.73=1.49
Ну что за жульничество! Даже если вся температура в КС возрастет на 250 градусов, и тогда прирост излучения составит 1,23 раз. Но тут-то излучение при 1500К! Тогда лучистое в этом слое составит всего 0,076 от общего! Если же будем считать прирост от перемены температуры в слое на 250 градусов, тогда прирост составит 0,03=3%.
А (1500/1250)
3 это вообще что такое? Кого Покровский хочет дурить? В формуле -(T2/100)
3-(Tг.ст./100)
3. Это не то же самое, что простая кубическая зависимость!
Pokrovsky> Доля излучения близких к стенке слоев в общем лучистом потоке на стенку оценивается для сравнительно небольших двигателей кприблизительно в 40%.
Ну какие 40%? Это же неслыханное жульничество! У Покровского 3%=40%. Кстати, если температура стенки выросла, лучистый теплопоток тоже падает.
(и здесь Покровский этого не учитывает)
Pokrovsky> В нашем примере мы можем ожидать увеличения суммарного теплового потока на стенку приблизительно на 40%.
В самом фантастическом случае Покровский может ожидать прирост суммарного потока на 5%. Это в пределах точности вычислений.
Теперь вот что: эти подсчеты были сделаны для условий, что температура стенки осталась прежней, а керосин сгорел весь. Ни то, ни другое – неверно. Так что даже и 5% не будет, а гораздо меньше.
Pokrovsky> Прочие напряжения, за счет добавления которых расчетная камера сгорания выходила на уровень начала пластического течения, добавлявшие к 500 МПа еще что-нибудь типа 250 МПа, теперь выводят инконель стенки на уровень 700+250=950 МПа - т.е. на заведомое превышение предела прочности при 700 С.
Ну вот кому я говорил, что «прочие напряжения» надо не прибавлять, а вычитать из термических? Покровский все игнорирует и делает наоборот. Зачем? Очевидно, чтобы жульничать. Или он тупой?
Pokrovsky> Сопоставление с типичным советским двигателем. Температура на внутренней стенке со стороны КС - 700°К
Кто сказал Покровскому, что эта температура в Кельвинах? Температура стенки достигает 782 С = 1055К! (Если 700С, то 973К будет.)
Pokrovsky> Температура на внутренней стенке со стороны жидкости(снаружи) - 530°К
Температура жидкостной стенки = 286С = 559К
Pokrovsky> Температура в жидкости (средняя) - 420°К
На этом участке средняя температура в жидкости 44С=317К
Pokrovsky> Здесь температура на стенке 700-273=423 С - на 100 градусов ниже.
Тут Покровский ошибся. Температура-то уже была выше!
Pokrovsky> Но перепад температур между керосином и огневой стенкой у типичного советского двигателя окажется не 700 градусов, а 400*1.36= 544. Температура стенки в этом случае непредвиденного увеличения теплового потока достигнет 570 С. Т.е. только немного превысит расчетную температуру стенки Ф-1.
Это что еще за жульничество? Это почему же у Покровского температура вместо того, чтобы расти, упала, да еще и так сильно? Температура стенки уже была 700С. Прибавив 250 гр., получаем 950С! Покровский просчитался на 380 градусов!
Pokrovsky> Пусть этот двигатель попадает в такую же неприятность с температурой завесы.
А у Покровского не в ту же! В первом случае он взял, да и произвольно прибавил 250 градусов к температуре стенки. Во втором же случае он почему-то не стал прибавлять, а занизил это значение на 100 градусов. 420+250=670! У Покровского почему-то
Pokrovsky> Температура стенки в этом случае непредвиденного увеличения теплового потока достигнет 570 С.
Ну вот опять жульничество…
Pokrovsky> Разумеется, все наши оценки, - не утверждение, что ровно так оно и было.
Совсем не так было. Это бред какой-то, ничего общего не имеющий с наукой. Это наглое и бессовестное жульничество.
Pokrovsky> Но в любом случае видно, что для Ф-1 с ее 520 С на стенке - это повышение представляет несопоставимо большую опасность, нежели для сравнительно малого двигателя с 420 градусами Цельсия на огневой стенке.
Ни в каком случае этого не видно. Только в случае разыгравшегося воображения или сознательного жульничества.
Pokrovsky> Вы предлагаете мне подождать лет 20 до тех пор, пока кто-то решит, что пора бы перейти и к рассмотрению горения жидких углеводородов.
Нет, не пока кто-то решит, а когда уровень вычислительной техники станет таким, что возможно будет решать данные задачи. Решить 1500 реакций - не шутка.
Pokrovsky> Водород вступает в реакцию с кислородом не пропорционально углероду и даже не так, как это получается из условий термодинамического равновесия, а в несколько больших долях. Он бы и вступил в реакцию в долях, соответствующих равновесию, да диффузия мешает. Больно далеко он в состоянии продиффундировать по сравнению с углеродом.
Так он еще должен успеть вступить в эту реакцию. Скорость пристеночного слоя намного меньше скорости ядра потока, температура намного ниже – скорость реакции окисления намного меньше. А диффундировать должен-то продукт реакции, а не исходный компонент. А то, о чем упоминается в статье – там вообще нет потока, нет движущихся с разными скоростями частей потока, нет разных частей – турбулентных, ламинарных.
Существенным отличием процесса диффузии от процесса распространения пламени является то, что средняя скорость движения диффундирующих частиц с течением времени падает, тогда как скорость пламени постоянна во времени.
Есть все же пределы диффундирования. Распространение пламени (и реакция горения) не связано с диффундированием, иначе пламя погасло бы.
И еще: скорость турбулентной диффузии гораздо больше скорости молекулярной диффузии. Таким образом, компоненты успевают смешиваться и прореагировать, а молекулярная диффузия будет запаздывать, да еще и будет сильно ограничена по расстоянию. А Покровский ссылается, говоря о предпочтительной диффузии водорода по отношению к углероду, именно на молекулярную диффузию. Вот поэтому, чтобы молекулярная диффузия имела значение, должны быть выполнены некоторые условия. А иначе получается так, что во всех случаях, даже при стехиометрическом соотношении температура должна быть выше адиабатической. Но это не так.
Pokrovsky> И водород диффундирует быстрее.
Это вообще, в некоем абстрактном случае.
При горении, когда водород является продуктом реакции, а не исходным компонентом, в существенных количествах это возможно только при определенных условиях, когда для такой диффузии нет серьезных препятствий. А если они есть?
Ведь в статье же было четко оговорено, что такое горение происходит не всегда. И это условие было конкретно названо (!).
Pokrovsky> в окрестностях каждой из капель даже в основном объеме - вполне себе спокойные диффузионные течения кислорода - к капле, а паров керосина, продуктов его разложения - от капли.
В основном объеме происходит перемешивание компонентов (в отличие от предварительно перемешанной смеси, рассматриваемой в статье) и диффузионное горение (турбулентная диффузия, а не молекулярная). Так что там нет никаких спокойных диффузионных течений (это не свободное распространение пламени, рассматриваемое в статье).
В ламинарном же
подслое не происходит ни перемешивание, ни диффузия, и нет горения. В пристеночном слое происходит
испарение и нагрев паров компонента. А пары этого компонента могут перемешиваться в той части пристеночного слоя, который не является ламинарным подслоем, а уже турбулентным, в котором состав соответствует равновесному (при перемешивании). И кислород в этот ламинарный подслой не доходит в существенном количестве, чтобы вызвать реакции (концентрация кислорода на стенке = 0).
Pokrovsky> Для пропана(как в статьях) отношение количества атомов водорода к числу атомов углерода 2.6. У более тяжелых предельных углеводородов, составляющих керосин оно самую малость выше 2. Отличие, мягко говоря, непринципиальное.
Пропан - газ, керосин жидкость, и более плотная, чем, к примеру, бензин. Поэтому "Концентрация же атомов углерода на единицу объема паров для жидких углеводородов значительно выше, чем для газообразных углеводородов."
Отношение атомов водорода к числу атомов углерода - это еще не все. Вот пример: у бензола и у ацетилена содержание углерода одно и то же (отношение то же). Но у бензола концентрация атомов углерода на единицу объёма паров у него выше, чем у ацетилена, потому что он жидкий. Поэтому для его (бензола) сгорания нужно много кислорода. В воздухе нет столько О2. Поэтому бензол не полностью сгорает, а частично просто разлагается при горении. Он и все его гомологи горят при низкой температуре и сильно коптящим пламенем, в отличие от ацетилена.
Pokrovsky> А конкретное повышение температуры может быть и выше, и ниже.
А может, оно вообще столь незначительно, что с ним и считаться не стоит?
Pokrovsky> Неучитываемая в равновесных расчетах ускоренная диффузия водорода навстречу кислороду - просто не зависит от соотношения числа атомов водорода и углерода. Она просто есть. Водород диффундирует во всех случаях быстрее. Просто потому хотя бы, что у атомарного водорода средняя скорость теплового движения в 3.46 раза выше, чем у атома углерода - только за счет различия масс. Если эта диффузия и более быстрое и полное, ЧЕМ ПОЛОЖЕНО, окисление водорода не учитывается, не учитывается и возникающее в связи с этим возрастание температур.
Ну вот с чего Покровский решил, что диффузия "просто есть"? Диффузия может быть при определенных условиях, а не "просто есть". Если она «просто есть», температура должна быть всегда выше адиабатической. Это что, новое жульничество?
Структура и свойства волны горения, распространяющейся в гетерогенной системе, существенно зависят от соотношения между масштабом неоднородности системы и характерным размером волны. Если масштаб неоднородности гетерогенной системы намного меньше этого характерного размера, то свойства волны можно рассматривать с позиций классической теории горения, принимая во внимание только специфический вид источника тепла. Примером таких систем могут служить мелкодисперсные смесевые конденсированные системы, газовзвеси и т.п. Иной подход требуется для изучения горения макрогетерогенных систем, масштаб неоднородности которых намного превышает характерный размер волны горения. В этом случае для анализа процесса горения принципиально необходимо рассмотрение неодномерных, многопараметрических моделей. В качестве примеров такого процесса можно привести горение крупнодисперсных смесевых систем, горение вещества при контакте с инертным материалом, горение при пожарах, быстрое горение (детонация) в трубопроводах и шахтах, горение в различных технических устройствах и т. п.
Условия должны быть, а не просто так, ни с того, ни с сего – «сверхадиабатическое горение».
Pokrovsky>
Скажем, в топливе из С9H20 на полное окисление уходит 28 атомов кислорода. Топливо с соотношением 1.5:1 обеспечит только 12 атомов кислорода, которых будет достаточно для окисления всего водорода и всего-лишь 2 атомов углерода.
В пропане для полного окисления требуется 10 атомов кислорода. При 10%-ном присутствии в смеси, есть только 5. Которых хватает на окисление всего водорода и одного атома углерода.
В случае пропорционального выгорания в нонане окислилось бы 8 атомов водорода(из 20) и 4 атома углерода(всего на 2 больше).
В пропане - 4-6 атомов водорода и 1-2 атома углерода.
в керосине эффект сверхадиабатичности имеет право быть значительно больше, чем в пропане.
Эффект сверхадиабатичности зависит не только от соотношения атомов (см. выше про бензол и ацетилен). Из-за большой плотности атомов углерода в керосине, чем в пропане, водородные атомы не успеют диффундировать в значимом количестве навстречу кислородным атомам, времени на
молекулярную диффузию не хватает (она не может происходить с бесконечно большой скоростью). Но главное даже не это, пусть даже и диффундировали бы. Главное - это
условия для диффузии. Нет условий - нет диффузии (и нет SAFT). В КС Этих условий нет. Почему - я показывал раньше. Покровский это проигнорировал.
А график Покровский так и не привел (для керосина). Поэтому цена его рассуждениям - "3 копейки в базарный день". А ведь это существенная вещь - Покровский хочет опровергнуть мировую науку, но для этого приводит лишь:
Pokrovsky> Или некоторые общие закономерности уже все-таки обнаруживаются.
Так это всего лишь какие-то "общие закономерности", которые только воображает Покровский?
И вот еще: как быть с лопатками турбин? Покровский на этот вопрос не отвечает. По его, Покровского, логике, лопатки турбин должны были бы гореть. А они не горят. Так в чем же дело? Наверное, Покровский неправ?
Чтобы Покровский не занимался измышлениями, сразу скажу: это проверить очень легко. Надо только взять соотношение компонентов у ЖГГ реального двигателя и температуру на выходе ЖГГ. Далее произвести расчет горения по общепринятой методике. Если температуры не сильно отличаются, значит, Покровский обманывает (там-то смеси куда более сверхбогатые, чем в завесе охлаждения). Отклонения температуры в любом потоке генераторного газа на входе в турбину от номинального значения не должны превышать ±42 градуса. Повышенная температура создает недопустимые напряжения в лопатках турбины, а пониженная снижает КПД турбины.
А еще вот есть даже такие рекомендации для ЖГГ:
Следует, однако, иметь в виду, что при очень богатых смесях расчетные значения температуры выше опытных данных на 100—200° С. Это объясняется сложным химическим составом продуктов реакции, который не всегда удается учесть в расчете, а также тем, что вследствие малых скоростей реакций не успевает установиться термодинамическое равновесие, в то время как в расчете определяются равновесные состав и температура продуктов сгорания.
Так что по теории получается еще и запас по температуре.
Pokrovsky> Есть бумажный документ, фиксирующий, что в такое-то время скорость Сатурна-5 была на столько-то отличающейся от расчетной. Есть другой документ, сообщающий, какая должна была быть скорость.
Ну если Покровский имеет в виду здесь значения траекторных измерений и расчетные значения параметров траектории, то тогда это не два бумажных документа, а один (Flight Evaluation Report), в котором приведены и те и другие значения, а также различия между ними. Практически все эти различия невелики, за исключением особых случаев (нештатных ситуаций).