Охлаждение камеры сгорания

Теги:космос
 
1 2 3 4 5

Naib

втянувшийся
В настоящее время осуществляется прокачкой топлива и его последующим впрыском в КС.

Почему не практикуется применение специальной охлаждающей жидкости? Скажем, при использовании воды расход 1 кг/сек позволяет снимать 2,5 мегаватта тепловой мощности, а с перегревом пара и ещё больше. Или жидкий аммиак, спирты, растворы ацетата аммония и так далее. Для двигателя со временем работы в 100 сек и тепловой нагрузке в камере 10 МВт потребуется всего 300-400 кг такого хладагента.
 45.0.2454.10145.0.2454.101

Sergeef

втянувшийся
★★
Naib> В настоящее время осуществляется прокачкой топлива и его последующим впрыском в КС.
Naib> Почему не практикуется применение специальной охлаждающей жидкости? Скажем, при использовании воды расход 1 кг/сек позволяет снимать 2,5 мегаватта тепловой мощности, а с перегревом пара и ещё больше. Или жидкий аммиак, спирты, растворы ацетата аммония и так далее. Для двигателя со временем работы в 100 сек и тепловой нагрузке в камере 10 МВт потребуется всего 300-400 кг такого хладагента.
может иногда не хватает всего топлива для охлаждения камеры
Не пойдут на снижение характеристик.
 8.08.0

zaitcev

опытный

> Почему не практикуется применение специальной охлаждающей жидкости?

Эта схема называется "dump cooling" в зарубежной практике. Она отрабатывалась экспериментально, но чуть-чуть не хватило до использования воды с отдельным насосом. Обвычно всё же лили топливо, а у него, конечно, теплоёмкость хуже.
 46.046.0

PSS

аксакал

Naib> Почему не практикуется применение специальной охлаждающей жидкости? Скажем, при использовании воды расход 1 кг/сек позволяет снимать 2,5 мегаватта тепловой мощности, а с перегревом пара и ещё больше. Или жидкий аммиак, спирты, растворы ацетата аммония и так далее. Для двигателя со временем работы в 100 сек и тепловой нагрузке в камере 10 МВт потребуется всего 300-400 кг такого хладагента.

На Арианах 1-4 вода применялась. Хотя для несколько других целей. Для охлаждения газогенераторного газа. Кажется единственная серия носителей, где это было.

Вот схема двигателя
[показать]



Причем и аварии из-за этой системы были

[показать]


Почему не применяется? Так это все-таки лишняя масса. Причем не только на хладагент, но и на его баки, трубопроводы и т д. Да и сложность увеличивается, а значит и снижается надежность. А топливо уже под рукой и без него точно не обойтись.
История "Планеты Бурь" http://shubinpavel.ru/  33
RU m-s Gelezniak #30.06.2016 08:41  @Naib#29.06.2016 21:50
+
-
edit
 

m-s Gelezniak

опытный

Naib> Почему не практикуется применение специальной охлаждающей жидкости? Скажем, при использовании воды расход 1 кг/сек позволяет снимать 2,5 мегаватта тепловой мощности, а с перегревом пара и ещё больше. Или жидкий аммиак, спирты, растворы ацетата аммония и так далее. Для двигателя со временем работы в 100 сек и тепловой нагрузке в камере 10 МВт потребуется всего 300-400 кг такого хладагента.
А зачем городить промежуточный контур?
 7.07.0
RU m-s Gelezniak #30.06.2016 08:48  @zaitcev#30.06.2016 03:10
+
-
edit
 

m-s Gelezniak

опытный

космос
zaitcev> Эта схема называется "dump cooling" в зарубежной практике. Она отрабатывалась экспериментально, но чуть-чуть не хватило до использования воды с отдельным насосом. Обвычно всё же лили топливо, а у него, конечно, теплоёмкость хуже.

При теплопередаче в теплообменнике тоже потери. Плюс съдают мощность циркуляционные насосы и автоматика. плюс снижается общая надёжность.
 7.07.0
MD Wyvern-2 #30.06.2016 13:13  @m-s Gelezniak#30.06.2016 08:48
+
-
edit
 

Wyvern-2

координатор
★★★☆

zaitcev>> Эта схема называется "dump cooling" в зарубежной практике. Она отрабатывалась экспериментально, но чуть-чуть не хватило до использования воды с отдельным насосом. Обвычно всё же лили топливо, а у него, конечно, теплоёмкость хуже.
m.G.> При теплопередаче в теплообменнике тоже потери. Плюс съдают мощность циркуляционные насосы и автоматика. плюс снижается общая надёжность.

Давно постилнечто подобное.
Да, несмотря на появление теплообменников и потери в них в целом получается гораздо лучше, ибо нет очень нагруженного (и механически и термически) элемента - газогенератора.
Жизнь коротка, путь искусства долог, удобный случай мимолетен, опыт обманчив.... Ἱπποκράτης  47.047.0
+
-1
-
edit
 

Дем
Dem_anywhere

аксакал

Потому что третий бак, третий насос...
А так - впрыск отработанной воды в сопло возможно даже бы УИ поднял.
 47.047.0

Naib

втянувшийся
zaitcev> Эта схема называется "dump cooling" в зарубежной практике. Она отрабатывалась экспериментально, но чуть-чуть не хватило до использования воды с отдельным насосом. Обвычно всё же лили топливо, а у него, конечно, теплоёмкость хуже.

Соответственно, расход выше, а это лишняя мощность, расходуемая ТНА. Плюс проблемы кавитации, которые возникают при малейшем дефекте исполнения каналов. Да и длина магистралей больше. А уж если чего засмолилось, то вообще конец. Понятно, что осмол в современном топливе - это нечто невероятное, но теоретически он всё таки возможен
 45.0.2454.10145.0.2454.101
RU Старый #01.07.2016 21:35  @Дем#01.07.2016 15:21
+
-
edit
 

Старый

из курилки

Дем> А так - впрыск отработанной воды в сопло возможно даже бы УИ поднял.

Исключено.
Старый Ламер  51.0.2704.10351.0.2704.103

Naib

втянувшийся
PSS> Почему не применяется? Так это все-таки лишняя масса. Причем не только на хладагент, но и на его баки, трубопроводы и т д. Да и сложность увеличивается, а значит и снижается надежность. А топливо уже под рукой и без него точно не обойтись.

Если впрыскивать отработанную воду в камеру сгорания, создавая теплозащитную завесу, то это уже не лишняя масса, а рабочее тело. Впрочем, его всё равно немного.
Насчёт сложности и надёжности не соглашусь. Специализированные узкофункциональные системы всегда проще и надёжнее универсальных. Более того, в данном случае можно реализовать безнасосную схему, так как объём хладагента мал и его можно вытеснять газом под давлением.
 45.0.2454.10145.0.2454.101
+
-1
-
edit
 

Naib

втянувшийся
Wyvern-2> Давно постилнечто подобное.
Wyvern-2> Да, несмотря на появление теплообменников и потери в них в целом получается гораздо лучше, ибо нет очень нагруженного (и механически и термически) элемента - газогенератора.

Читал. Поднимать ту тему смысла уже нет, но пообсуждать там есть чего. В целом, есть ощущение (впрочем, не подкреплённое цифрами), что работать не будет. Жидкие газы это довольно капризная штука. Скажем, жидкий азот я в расплавленный металл лил и испарялся он там временами очень медленно. Ну а азот в ладошки - это вообще классика.
 45.0.2454.10145.0.2454.101
+
-
edit
 

Alexandrc

опытный

Wyvern-2>> Давно постилнечто подобное.
Wyvern-2>> Да, несмотря на появление теплообменников и потери в них в целом получается гораздо лучше, ибо нет очень нагруженного (и механически и термически) элемента - газогенератора.
Naib> Читал. Поднимать ту тему смысла уже нет, но пообсуждать там есть чего. В целом, есть ощущение (впрочем, не подкреплённое цифрами), что работать не будет. Жидкие газы это довольно капризная штука. Скажем, жидкий азот я в расплавленный металл лил и испарялся он там временами очень медленно. Ну а азот в ладошки - это вообще классика.

Это потому что появляется прослойка газообразного азота, изолирующая жидкий азот от источника тепла. Тонкий канал - быстро прогревается - никаких прослоек.
И вообще двигатель надо охлаждать водородом, его же потом и сжигать ;-)
 
RU Старый #02.07.2016 18:23  @Naib#01.07.2016 22:14
+
-
edit
 

Старый

из курилки

Naib> Если впрыскивать отработанную воду в камеру сгорания, создавая теплозащитную завесу, то это уже не лишняя масса, а рабочее тело. Впрочем, его всё равно немного.

"Рабочее тело" не несущее в себе энергии это "лишняя масса".

Naib> Насчёт сложности и надёжности не соглашусь. Специализированные узкофункциональные системы всегда проще и надёжнее универсальных.

Тем не менее их отсутствие ещё надёжнее. Не может отказать то чего нет.

Naib> Более того, в данном случае можно реализовать безнасосную схему, так как объём хладагента мал и его можно вытеснять газом под давлением.

Вытеснительная система ещё тяжелее чем насосная. Опять лишняя масса.
И с чего вы решили что объём хладоагента мал? В обычных двигателях для охлаждения камеры сгорания используется почти весь расход горючего.
Старый Ламер  51.0.2704.10351.0.2704.103
RU Старый #02.07.2016 18:41  @Naib#29.06.2016 21:50
+
-
edit
 

Старый

из курилки

Naib> Почему не практикуется применение специальной охлаждающей жидкости?

Потому что использование для этой цели основных компонентов топлива проще/дешевле/эффективнее.
Старый Ламер  51.0.2704.10351.0.2704.103
BY Naib #02.07.2016 23:55  @Старый#02.07.2016 18:23
+
-
edit
 

Naib

втянувшийся
Старый> И с чего вы решили что объём хладоагента мал? В обычных двигателях для охлаждения камеры сгорания используется почти весь расход горючего.

И на сколько градусов оно нагревается?
 45.0.2454.10145.0.2454.101

Fakir

BlueSkyDreamer
★★★

Вы столько вопросов задаёте, интересуетесь - вам не приходило в голову почитать учебники по двигателестроению? ;)
 46.046.0

Naib

втянувшийся
Fakir> Вы столько вопросов задаёте, интересуетесь - вам не приходило в голову почитать учебники по двигателестроению? ;)

Так я же параллельно с чтением :)
И вопросы у меня ещё не закончились :)
 45.0.2454.10145.0.2454.101
RU Старый #03.07.2016 04:43  @Naib#02.07.2016 23:55
+
-
edit
 

Старый

из курилки

Naib> И на сколько градусов оно нагревается?

На много. Например керосин нагревается до предельно допустимой температуры при которой начинается его термическое разложение, коксование и смолообразование. Всей теплоёмкости всего расхода керосина в двигателе оказывается недостаточно для снятия всего теплового потока и приходится дополнительно ограничивать тепловой поток например созданием завесного охлаждения.

А ты вообще не мог сам познакомиться с теорией и конструкцией ЖРД до того как начать учить людей как его правильно охлаждать?
Старый Ламер  11.011.0
RU Старый #03.07.2016 04:47  @Naib#03.07.2016 00:09
+
-
edit
 

Старый

из курилки

Naib> Так я же параллельно с чтением :)
Naib> И вопросы у меня ещё не закончились :)

Ты с законом сохранения энергии разобрался? Разобрался что газ не сможет совершать работу если вместо содержащего энергию горючего к нему подводить воду?
Старый Ламер  11.011.0
BY Naib #03.07.2016 09:35  @Старый#03.07.2016 04:43
+
-1
-
edit
 

Naib

втянувшийся
Старый> На много. Например керосин нагревается до предельно допустимой температуры при которой начинается его термическое разложение, коксование и смолообразование. Всей теплоёмкости всего расхода керосина в двигателе оказывается недостаточно для снятия всего теплового потока и приходится дополнительно ограничивать тепловой поток например созданием завесного охлаждения.

Старый, я так понимаю, что физику и математику ты в школе прогулял. И сидючив луже сейчас просто портишь атмосферу общения на форуме. Что такое завесное охлаждение ты в принципе не понимаешь. Там мегаватты легко снимаются даже очень тонкими плёнками.

Так и быть. Приведу пример расчёта.
из топика про безгенераторник
Wyvern-2> Ну, "на порядок" ты хватил :F У 200-т тонного монстра с 250атм в камере, при 200-тах тоннах тяги КС у него диаметром 380мм - ведро! - и то мощность ТНА 44МВт, а тепло в стенке КС - 36МВт.

Расход топлива для 200 тонн тяги - примерно 170 кг/сек. Теплоёмкость керосина - около 2000 Дж/кг градус. Поток тепла - 36 МДж/сек.

Расчёт показывает нагрев примерно на 103 градуса. Тут даже до кипения ещё неблизко, куда уж до пиролиза. Каждый килограмм керосина снимает 200 кДж тепла. А каждый килограмм воды - до 4-5 МДж. Разница заметна?
 45.0.2454.10145.0.2454.101
BY Naib #03.07.2016 09:38  @Старый#03.07.2016 04:47
+
-
edit
 

Naib

втянувшийся
Старый> Ты с законом сохранения энергии разобрался? Разобрался что газ не сможет совершать работу если вместо содержащего энергию горючего к нему подводить воду?

И как только ТЭЦ работают? :)
Учись, Старый...
 45.0.2454.10145.0.2454.101
RU Старый #03.07.2016 12:55  @Naib#03.07.2016 09:38
+
-
edit
 

Старый

из курилки

Старый>> Ты с законом сохранения энергии разобрался? Разобрался что газ не сможет совершать работу если вместо содержащего энергию горючего к нему подводить воду?
Naib> И как только ТЭЦ работают? :)
Naib> Учись, Старый...

Как, как, говоришь, они работают? Без подвода энергии??? :eek: Расскажи, попробую научиться.
Старый Ламер  51.0.2704.10351.0.2704.103
RU Старый #03.07.2016 13:11  @Naib#03.07.2016 09:35
+
-
edit
 

Старый

из курилки

Naib> Старый, я так понимаю, что физику и математику ты в школе прогулял. И сидючив луже сейчас просто портишь атмосферу общения на форуме.

Я так понял что ты слил и не в силах что-либо ответить перешёл на личности?

Naib> Что такое завесное охлаждение ты в принципе не понимаешь. Там мегаватты легко снимаются даже очень тонкими плёнками.

Да чего там я... Весь мир не знает. Изобретает какоето регенеративное охлаждение. Научи их как надо делать двигатели, снимать мегаватты.
Кстати, "снимать мегаватты" это что, особенно применительно к завесному охлаждению?

Naib> Так и быть. Приведу пример расчёта.

А я тебя спрашивал пример расчёта? :eek:

Naib> Расчёт показывает нагрев примерно на 103 градуса. Тут даже до кипения ещё неблизко, куда уж до пиролиза.

А о пиролизе нет и речи. Всего лишь начало смолования и коксования в отдельных особо горячих местах. Пиролиз это в газогенераторе.

Naib> Каждый килограмм керосина снимает 200 кДж тепла. А каждый килограмм воды - до 4-5 МДж. Разница заметна?

В массе то? Добавка к массе горючего примерно 5%. К общей массе топлива примерно 2%. Если тяга останется прежней то это снижение УИ примерно на 6 секунд и увеличение массы конструкции. Ради чего, говоришь?
Да и определись наконец, с водой всё или не всё?
Старый Ламер  51.0.2704.10351.0.2704.103
BY Naib #03.07.2016 14:13  @Старый#03.07.2016 13:11
+
-
edit
 

Naib

втянувшийся
Старый> Я так понял что ты слил и не в силах что-либо ответить перешёл на личности?

Это просто констатация факта. Цифры ты вроде знаешь, но считать не умеешь.

Старый> Да чего там я... Весь мир не знает. Изобретает какоето регенеративное охлаждение. Научи их как надо делать двигатели, снимать мегаватты.

Ты не понимаешь ВСЕХ функций, которые выполняет регенеративное охлаждение.

Старый> Кстати, "снимать мегаватты" это что, особенно применительно к завесному охлаждению?

Старый, выучи наконец механизмы теплопередачи. Завесная или точнее плёночная защита полностью снимает передачу теплопроводностью и конвективными потоками. Остаётся только излучение, а его доля существенно меньше первых двух. И эту теплопередачу тоже можно уменьшить, вводя оптические поглотители.

Naib>> Так и быть. Приведу пример расчёта.
Старый> А я тебя спрашивал пример расчёта? :eek:

Я тебя спрашивал. Ты привёл какой-то детский лепет про стр-рашные температуры. Даже слово коксование откопал зачем-то.

Старый> А о пиролизе нет и речи. Всего лишь начало смолования и коксования в отдельных особо горячих местах. Пиролиз это в газогенераторе.

Ты хоть в курсе химии процессов, которые скрываются за словами "смолование" и "коксование"? Или тоже всё прогулял? Пиролиз в газогенераторе - это пять. То есть ТНА теперь работает на сладком газе от углеводородного топлива. Мощ-щно.

Naib>> Каждый килограмм керосина снимает 200 кДж тепла. А каждый килограмм воды - до 4-5 МДж. Разница заметна?
Старый> В массе то? Добавка к массе горючего примерно 5%. К общей массе топлива примерно 2%. Если тяга останется прежней то это снижение УИ примерно на 6 секунд и увеличение массы конструкции. Ради чего, говоришь?

Это резкое снижение мощности ТНА и газогенератора, так как остаётся только прямой короткий тракт от бака в КС. Это снижение запаса перекиси для их работы (для открытых схем). Это рост общей надёжности конструкции. Если при этом не потеряется УИ, а такое тоже возможно, то это рост ПН ракеты.

Старый> Да и определись наконец, с водой всё или не всё?

Вода была дана для примера, но сыграла роль ловушки для дураков. Это один из лучших хладагентов на фазовых переходах. Но он изрядно уступает химическим поглотителям.
 45.0.2454.10145.0.2454.101
1 2 3 4 5

в начало страницы | новое
 
Поиск
Настройки
Твиттер сайта
Статистика
Рейтинг@Mail.ru