Прохожелогия

перегрев2>> Даже если температура в тракте превысит критическую (при давлении меньше критического) жидкость перейдет в газообразное состояние, но без фазы кипения.
3-62> То есть вы постулируете равномерность температуры по всему объему протекающего ЖК?
Нет. В начале тракта будет ниже, в конце выше.
перегрев2>> Скачкообразного ухудшения теплосъёма не будет.
3-62> Вот тут - не понял почему. Все же теплоотдача в жидкость и теплоотдачп в газ - это заметно разные величины.
Величины разные. Не вдаваясь в тонкости термодинамики, дело тут в том что при давлении ниже критического и при повышения температуры выше критической на достаточно протяженном участке тракта охлаждения имеет место двухфазный поток плавно превращающийся в однофазный (чисто газовый). В результате коэффициент теплотдачи будет снижаться тоже плавно
P.S. Собственно приведенные Вами мои цитаты являются практически дословной цитатой из учебника под редакцией Кудрявцева "Основы теории и расчёта ЖРД" 1983 год, стр 421.

перегрев2> Нет. В начале тракта будет ниже, в конце выше.

Плохо сформулировал. Пробую точнее: тепловой поток и турбулентность потока ЖК обеспечивают постоянство температуры в данном сечении канала, где течет хладагент?

перегрев2> ...на достаточно протяженном участке тракта охлаждения имеет место двухфазный поток плавно превращающийся в однофазный (чисто газовый).

ЕМНИП, если теплово поток от стенки будет сопоставим с теплотой испарения, при температуре и давлениии, позволяющем испаряться хладагенту, появится кипящий слой. Пристеночный.
Или там Рейнольдс настолько велик, что вскипеть локально ЖК не успевает?

Bell> Стоп-стоп.
Bell> Тяга уменьшилась? Да, на 37,5%. УИ увеличился? Да, на 15-17 сек. Значит расход топлива уменьшился на 40%. Из этого просто и прямо следует, что энергия, выделяющаяся в результате горения уменьшилась на те же 40%. Ладно, допустим несколько меньше, поскольку до этого не весь керосин сгорал, бо шел с избытком на завесу. Но на нее идет относительно небольшая доля керосина, так что уменьшение энергии, а значит и теплового потока в стенку получилось в десятки процентов.
В общем я воспользовался служебным положением и посмотрел материалы по этому двигателю. К сожалению не могу привести цифры, поскольку источник которым я пользовался имеет гриф ДСП. А сейчас в Роскосмосе очень трепетное отношение к конфидециальной информации. Если коротко, расход снизился в значительно большей степени, нежели снизилась тяга из-за уменьшения диаметра критики. Прежний уровень давлений сохранен за счет резкого увеличения Кm КС. Могу только сказать, что соотношение компонентов в этом двигателе близко к стехиометрии.
Bell> Размеры камеры изменились? Да, уменьшилась критика, т.е. площадь КС возросла. Отсюда опять просто и прямо следует, что теплонагруженность камеры уменьшилась.
Размеры камеры изменились. Уменьшилась критика, значит должен быть уменьшен диаметр КС, потому что изменение расхода в сторону уменьшения потребует пересчёта приведенной длины КC (Lпр=Vkc/Fkp) для обеспечения требуемого времени пребывания. Уменьшение размера КС означает, что она станет более напряжённой в тепловом отношении.
Bell> Теплоемкость ЖК меньше где-то на 15%,
на 25% если верить этому Информационный сайт. Теплоемкости различных веществ.
Bell> а рабочий диапазон - меньше,хотя по массе его больше.
Это как посмотреть. Тут надо учитывать подогрев компонента в насосе. И при каких температурах начинается осаждение углерода и/или разложение керосина. В общем по моим прикидкам (пол-палец-потолок) у ЖК рабочий диапазон (до начала парообразования) градусов на 50 побольше, чем у РГ-1. Хотя данная часть рассуждения носит чисто сфероконной характер. Нужно смотреть конкретную конструкцию с конкретными параметрами.
Bell>Поэтому надо очень хорошо все просчитать, перед тем как такое делать.
Посчитали уже. ТЗ есть, сейчас выполняется ЭП (ЕМНИП).
Bell> И +90% - это как-то подозрительно много. Не вкралась ли где-нибудь...?
Вкралась подлая... Никогда не умел считать на глазок. Но всё равно, коэффициент теплотдачи при прочих равных у ЖК больше на 35,5%, чем у керосина. Что тоже не мало.
Bell> Ох, я очень сильно сомневаюсь, что "именно из-за этого"!
Bell> По-моему у РГ-1 плотность выше, состав более однородный и физические свойства стабильнее в большем диапазоне температур.
Вот здесь не сомневайтесь. Именно так. Самара категорически была против исключения Т-1с и Т-6 из ТЗ, потому, что тогда не выполнялись требования ТТЗ. И героически сопротивлялась лет 8. И производства РГ-1 (нафтила) в то время в стране не было (он делается только из грозненской нефти). И только под тяжестью неопровержимых улик...В общем из 18ти лет отработки РД-0124-лет 15 это отработка только камеры. Вообще история создания это ЖРД ещё ждет своего исследователя Году в 2001м ИЦК выпустил официальный отчёт в котором утверждал, что создание ЖРД с такими параметрами невозможно.
Bell> Про сажеобразование обычно упоминают на счет метана, а с керосином что-то и не припомню.
Этот эффект был большой неожиданностью для очень многих в отрасли.
Bell>Это какое же должно быть давление?
50 килограмм критическое давление если верить вот этому Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья: Температура - кипение - жидкий кислород
Bell> Кислорода? Где?
Горючего в тракте охлаждения камеры

перегрев2>> Нет. В начале тракта будет ниже, в конце выше.
3-62> Плохо сформулировал. Пробую точнее: тепловой поток и турбулентность потока ЖК обеспечивают постоянство температуры в данном сечении канала, где течет хладагент?
перегрев2>> ...на достаточно протяженном участке тракта охлаждения имеет место двухфазный поток плавно превращающийся в однофазный (чисто газовый).
3-62> ЕМНИП, если теплово поток от стенки будет сопоставим с теплотой испарения, при температуре и давлениии, позволяющем испаряться хладагенту, появится кипящий слой. Пристеночный.
3-62> Или там Рейнольдс настолько велик, что вскипеть локально ЖК не успевает?
Вопросики у Вас... Я всё-таки не опровергатель (типа БигФилея) который разбирается решительно во всём и "эрудирован от Эдиты Пьехи до иди ты на х.." Поэтому отвечу длинной и нудной цитатой из учебника.

Второе требование заключается в том, что кроме удовлетворения теплового баланса, необходимо ещё обеспечить условие местного теплосъёма. Дело в том, что температура со сторонф жидкости не должна намного превышать температуру кипения или разложения самой охлаждающей жидкости. В том случае, если температура стенки существенно больше температуры кипения жидкости, то непосредственно на стенке возможно вскипание частиц жидкости. При достаточно большой скорости течения жидкости и сравнительно небольшом превышении температуры стенки температуры кипения, образующиеся паровые пузырьки сносятся потоком и, попадая в толщу жидкоссти, снова конденсируются, посколько средняя температура жидкости ниже температуры кипения. При такой каритне, когда образующиеся пузырьки пара тут же исчезают, охлаждение не нарушается. Больше того, такое местное вскипание интенсифицирует теплобмен.
Если температура стенки значительно превышает температуру кипения жидкости, то кипение на стенке протекает более интенсивно и образовавшиеся пузырьки пара уже не в состоянии оторваться от стенки. Когда пузырьки пара становфтся устойчивыми, эффективность теплосъема резко уменьшается, возрастает температура стенки, которая юыстро может превысить допустимую.
То же самое происходит и в случае когда охлаждающая жидкость из-за перегрева на стенке начинает разлагаться... et getera, et getera

 

Опять же Кудрявцев
Всё к чему-надо смотреть конкретную конструкцию и конкретные параметры, а так-это сфероконные рассуждения. Скорости в тракте могут быть достаточно высоки. Например, для жидкого водорода при давлении 20МПа скорость жидкого водорода может достигать 237 м/с и 700 м/с для газовой фазы.

перегрев2> Всё к чему-надо смотреть конкретную конструкцию и конкретные параметры...

Если есть гда смотреть. А иначе - приходится задавать вопросики тем, у кого такая возможность есть.

Да - если вас не затруднит - пишите "стехИометрия" - очень глаз режет, если честно.
А за информацию - спасибо. При таких скоростях потока - Рейнольдс велик.

Bell>>> А у меня такой фантазии нет Я оперирую точными данными.
Старый>> И что они говорят? Что
Bell> Bell>> Кислород на практике - кипящий, ну максимум - немного переохлажденный. Поэтому в рубашке сразу закипит...
Старый>>
Bell> Как правило - да, но бывают особые случаи, о которых говорилось выше.

Ды ты начинаешь работать как опровергатель!

Bell> Bell>> Так вот дымить перестает потому что дренажный клапан закрывается
Старый>> А куда ж девается выкипевший килород? Или таки перестаёт кипеть?
Bell> Дымить перестает из-за того что клапан закрывается, а не из-за уменьшения испарения кислорода под давлением. Поэтому отсутствие парящего кислорода - не аргумент о каких-то его термодинамических свойствах.

Ты не юли, ты скажи прямо: ты уверен что при повышении давления кислород продолжает кипеть?

Bell> Так, стоп. Т.е. ты утверждаешь на голубом глазу, что при давлении наддува 0,3 МПа кислород перестает кипеть? Ты точно это хотел сказать?

Да, именно это я и хотел сказать. Что при повышении давления на 3 атм температура кипения кислорода повышается и он перестаёт кипеть.

Старый>> Ну типа общие законы термодинамики. Да и наблюдения над жизнью: у РН Союз после команды "Наддув" прекращается выход пара.
Naturalist> А, конманда "наддув" не означает, что бак начинают наддувать?

Бак наддувают, давление повышается, температура кипения кислорода увеличивается и он перестаёт кипеть. Прогреться до новой температуры кипения он уже не успевает.

Старый> Бак наддувают, давление повышается, температура кипения кислорода увеличивается и он перестаёт кипеть. Прогреться до новой температуры кипения он уже не успевает.

Я имел в виду, что бак наддувают, для этого закрывают клапан и тем самым перекрывают выход пара. Я только про пар.

Старый>> Бак наддувают, давление повышается, температура кипения кислорода увеличивается и он перестаёт кипеть. Прогреться до новой температуры кипения он уже не успевает.
Naturalist> Я имел в виду, что бак наддувают, для этого закрывают клапан и тем самым перекрывают выход пара. Я только про пар.

А я про то что после наддува пар перестаёт выходить. Если бы кипение продолжалось то испарившийся кислород продолжал бы выходить через дренажный клапан дабы не произошло превышение давления. Но Белл начал спорить и паясничать.

Старый> Ты не юли, ты скажи прямо: ты уверен что при повышении давления кислород продолжает кипеть?

При соответствующем приходе тепла - продолжает, пока давление не подойдет к 5 МПа.

Старый>> Ты не юли, ты скажи прямо: ты уверен что при повышении давления кислород продолжает кипеть?
3-62> При соответствующем приходе тепла - продолжает, пока давление не подойдет к 5 МПа.

Точно? Или таки "только когда соответствующий приход тепла прогреет кислород до новой температуры кипения"?

Старый> Точно? Или таки "только когда соответствующий приход тепла прогреет кислород до новой температуры кипения"?

Точно. Там в критической точке - -118 С. Так что стенка бака - по любому будет очень горячей.
И у стенки - все равно будет кипеть. А вот скорость нарастания давления - тут уже добавляются факторы. И объем "газовой подушки" в баке. И температура ЖК и стенки, и есть ли теплоизоляция, и когда включат ТНА.... Это уже сложно.

3-62> Точно. Там в критической точке - -118 С. Так что стенка бака - по любому будет очень горячей.

А мне так кажется что стенка бака будет иметь температуру мало отличающуюся от температуры кислорода...

3-62> И у стенки - все равно будет кипеть. А вот скорость нарастания давления - тут уже добавляются факторы.

От команды "наддув" до следующей сколько времени проходит? За это время очевидно давление успевает нарасти.

3-62> И объем "газовой подушки" в баке. И температура ЖК и стенки, и есть ли теплоизоляция, и когда включат ТНА.... Это уже сложно.

Ничего сложного и никаким боком. Давление возрастает, температура кипения увеличивается. Пока жидкость не нагреется до новой температуры кипения кипеть она не будет.

Ну а главное - мы имеем наблюдаемую реальность - выход пара прекращается, кислород перестаёт кипеть. То же и с шаттлом.

Старый> А мне так кажется что стенка бака будет иметь температуру мало отличающуюся от температуры кислорода...

Можно посчитать. Возьметесь?
Кстати - материал стенки при "минусстописят" - не станет ли слишком хрупким?

Старый> От команды "наддув" до следующей сколько времени проходит?

Не знаю. Но...

Старый>Давление возрастает, температура кипения увеличивается.

Сколько держит бак? До 1 МПа или меньше?
При 5 МПа температура кипения поднимается на 65 С. Не так уж и сильно, на самом деле.
К тому же у стенки - жидкость всегда будет более горячей. И будет кипеть, если стенка горячее, чем ее Ткип. Это физика. Ее не объехать.

Старый> Ну а главное - мы имеем наблюдаемую реальность - выход пара прекращается, кислород перестаёт кипеть.

Выход пара прекращается. Давление в баке начинает расти. Кислород продолжает кипеть. но не так интенсивно как раньше.
Что в этом варианте вас не устраивает?

Старый>> А мне так кажется что стенка бака будет иметь температуру мало отличающуюся от температуры кислорода...
3-62> Можно посчитать. Возьметесь?
Не возьмусь. А вы возьмётесь?
Я исхожу из того что охлаждение жидкостью куда эфективнее чем нагрев газом под давлением 1 атм, и что лёд намерзает на стенки баков и окружающий воздух никак не может его оттаять. Наблюдение над жизнью показывает что стенки трубопроводов имеют температуру протекающей внутри жидкости а никак не температуру окружающего воздуха. Так же должно быть и с баками.

3-62> Кстати - материал стенки при "минусстописят" - не станет ли слишком хрупким?

Но ведь не становятся хрупкими крыльчатки насосов качающих кислород в ТНА?
Кстати да. Алюминиевые сплавы упрочняются при криогенных температурах и это учитывается при проектировании баков.

Старый>> От команды "наддув" до следующей сколько времени проходит?
3-62> Не знаю. Но...
Старый>>Давление возрастает, температура кипения увеличивается.
3-62> Сколько держит бак? До 1 МПа или меньше?

Зачем МПа? Достаточно нескольких атмосфер.

3-62> К тому же у стенки - жидкость всегда будет более горячей. И будет кипеть, если стенка горячее, чем ее Ткип. Это физика. Ее не объехать.

Будет происходить конвекция и жидкость у стенки охлаждаться за счёт перемешивания. Когда вы кипятите воду в кастрюльке она вскипает сразу? Или когда прогреется до температуры кипения? Кстати, температура пламени более чем на 200 градусов превышает температуру кипения воды однако стенки сохраняют температуру воды и вода не вскипает пока не прогреется вся.

Старый>> Ну а главное - мы имеем наблюдаемую реальность - выход пара прекращается, кислород перестаёт кипеть.
3-62> Выход пара прекращается. Давление в баке начинает расти. Кислород продолжает кипеть. но не так интенсивно как раньше.
3-62> Что в этом варианте вас не устраивает?

Меня не устраивает то что килород кипит а пар не выходит. Он дематериализуется?
Кстати "не так интенсивно как раньше" умилило. Есть "температура кипения" а есть "температра не такого интенсивного кипения как раньше"?

Старый> Меня не устраивает то что килород кипит а пар не выходит. Он дематериализуется?

Отчего бы? Он уходит в "газовый пузырь" пар ЖК - это газообразный кислород. Вы же в курсе.
И в газе над ЖК начинает расти давление. Что вам непонятно?

Старый> Кстати "не так интенсивно как раньше" умилило. Есть "температура кипения" а есть "температра не такого интенсивного кипения как раньше"?

Есть температура кипения. Еще есть теплота испарения. Еще есть теплоемкость и небольшое увеличение температуры кипения с ростом давления. Тепловой поток от стенки (пока клапан был открыт и Ткип была пониже) шел исключительно на испарение ЖК. Клапан закрыли - давление начало расти. И часть теплового потока стала тратиться на "догрев" ЖК в пристеночном слое до новой (чуть выше) Ткип. Остаток теплового потока - на испарение ЖК. Поэтому кипение стало менее интенсивным.
Что для вас осталось непонятным?

Старый>> Меня не устраивает то что килород кипит а пар не выходит. Он дематериализуется?
3-62> Отчего бы? Он уходит в "газовый пузырь" пар ЖК - это газообразный кислород. Вы же в курсе.
3-62> И в газе над ЖК начинает расти давление. Что вам непонятно?

И в этом пузыре дематериализуется? После того как бак наддут до заданного давления куда пар девается?
И вобще мне чтото подсказывает что баки наддуваются азотом.

Старый> Алюминиевые сплавы упрочняются при криогенных температурах и это учитывается при проектировании баков.

Это точно. Вот, например, на "Сатурнах" применялись на 1-й и 2-й ступенях сплавы 7075-Т6. При +24 гр.С предел прочности=6230 кгс/см², а при -195 гр.С предел прочности=7680, на 23% выше.
На 3-й ступени был сплав 2014-Т6. При +24 гр.С предел прочности=4970, а при -195 гр.С предел прочности=6050, на 22% выше.

(сведения взяты из справочника К.У.Бессерера)

перегрев2> Данными полученными в ходе этого эксперимента (забыл его название) мы пользуемся до сих пор.

Название - "low gravity orbital experiment"?
Вот эти эксперименты?

Evaluation of AS-203 low gravity orbital experiment
http://hdl.handle.net/2060/19680012073

Д.В.> Кстати, джентльмены,

Начинайте читать с поста Перегрева примерно на середине страницы.