Адиабата или изотерма?

Теги:космос
 

Naib

втянувшийся
Собственно, вопрос в названии заголовка.
В КС и сопле процессы расширения описываются адиабатой или изотермой? И где переход от изотермы к адиабате, если он есть?
 45.0.2454.10145.0.2454.101

Fakir

BlueSkyDreamer
★★★
"Коротко о разном: всякое бывает" © Татарин

В нормальном "геометрическом" сопле ближе к адиабате, конечно.
 46.046.0
RU Старый #02.07.2016 17:56  @Naib#02.07.2016 16:38
+
0 (+1/-1)
-
edit
 

Старый

из курилки

Naib> Собственно, вопрос в названии заголовка.
Naib> В КС и сопле процессы расширения описываются адиабатой или изотермой? И где переход от изотермы к адиабате, если он есть?

Какая, в пень, изотерма? Ты вообще знаешь что такое "изотерма"?
Старый Ламер  51.0.2704.10351.0.2704.103
RU Fakir #02.07.2016 18:07  @Старый#02.07.2016 17:56
+
-
edit
 

Fakir

BlueSkyDreamer
★★★
Вполне мыслим движок, в котором как минимум часть процесса будет хорошо приближаться изотермой. Это будет довольно экзотический движок и вряд ли хороший, но тем не менее.

"Геометрической классикой" двигателестроение не исчерпывается.
 46.046.0
RU Старый #02.07.2016 18:17  @Fakir#02.07.2016 18:07
+
-
edit
 

Старый

из курилки

Fakir> Вполне мыслим движок, в котором как минимум часть процесса будет хорошо приближаться изотермой. Это будет довольно экзотический движок и вряд ли хороший, но тем не менее.
Fakir> "Геометрической классикой" двигателестроение не исчерпывается.

Вымыслить можно всё что угодно. Я думаю товарищ всётаки спрашивает о реальных движках.
Старый Ламер  51.0.2704.10351.0.2704.103
RU Fakir #02.07.2016 18:21  @Старый#02.07.2016 18:17
+
-
edit
 

Fakir

BlueSkyDreamer
★★★
Бывают и реальные, но малораспространённые и соответственно малоизвестные типа с полутепловым соплом. Или полурасходным. Что там и как - навскидку и не сообразишь, если не знать точно. Аналогично с "обычным" ЖРД. В "классике", конечно, в самом сопле близко к адиабате (как правило!). Но вполне разумен вопрос - а как оно в КС? А по её длине? А где граница с соплом, а какой переход? Можешь сам попробовать ответить на все эти вопросы.
 46.046.0
RU Старый #02.07.2016 18:51  @Naib#02.07.2016 16:38
+
+1
-
edit
 

Старый

из курилки

Факир, напоминаю вопрос от Наиба на который надо отвкетить:

Naib> В КС и сопле процессы расширения описываются адиабатой или изотермой? И где переход от изотермы к адиабате, если он есть?

Он не спрашивает про экзотические двигатели которых никто не видел, он спрашивает про самое обычное. Надо ему объяснить а не упражняться в придумывании экзотики.
"Изотермическое расширение газа в сопле" - до такого ещё додуматься надо.

И спрашивает он не спроста а потому что изобрёл сверхценную идею - в качестве третьего компонента подавать в камеру сгорания воду. Он хочет доказать что так будет лучше "так как дополнительное рабочее тело", а весь мир дураки так как не льют в двигатель воду вместо топлива. Вот с этой целью и интересуется. По ходу дела выясняется что автор сверхценной идеи не различает изотермический и адиабатический процесс, точнее вообще не знает что это такое. Вот в этом и надо ему помочь а не пытаться придумать двигатель с изотермическим расширением газа в сопле.
Старый Ламер  51.0.2704.10351.0.2704.103

Sandro
AXT

инженер вольнодумец

Fakir> Вполне мыслим движок, в котором как минимум часть процесса будет хорошо приближаться изотермой. Это будет довольно экзотический движок и вряд ли хороший, но тем не менее.

Бессопловик такой уж экзотический? :)
Но, разумеется, адиабата для тепловой машины как-то симпатичнее. Нефиг полезную энергию просто так выбрасывать.
 46.046.0
BY Naib #02.07.2016 21:20  @Старый#02.07.2016 18:51
+
-
edit
 

Naib

втянувшийся
Старый> ...
Старый> И спрашивает он не спроста а потому что изобрёл сверхценную идею - в качестве третьего компонента подавать в камеру сгорания воду. Он хочет доказать что так будет лучше "так как дополнительное рабочее тело", а весь мир дураки так как не льют в двигатель воду вместо топлива. Вот с этой целью и интересуется. По ходу дела выясняется что автор сверхценной идеи не различает изотермический и адиабатический процесс, точнее вообще не знает что это такое. Вот в этом и надо ему помочь а не пытаться придумать двигатель с изотермическим расширением газа в сопле.

Старый, не приписывай мне свои бредни.
И, поскольку по делу сказать тебе нечего, то не засоряй ветку.
 45.0.2454.10145.0.2454.101
Это сообщение редактировалось 02.07.2016 в 21:25
RU Бывший генералиссимус #02.07.2016 21:39  @Fakir#02.07.2016 18:21
+
-
edit
 
Fakir> а как оно в КС?

Если площадь критики в 3..6 раз меньше площади камеры (т.е. диаметр критики в 1,75..2,45 раза), а таковы большинство советских движков, то такая камера называется "изобарической", если площади отличаются в 1,5..3 раза, то полускоростной, а меньше, чем в 1,5 раза - скоростной.

Fakir> А по её длине?

В изобарической камере, натурально, изобара, вплоть до входа в сопло, где сечение уменьшается в 2 раза. Реально падение давления на 5-8%

Fakir> А где граница с соплом, а какой переход?

Зависит от показателя адиабаты. Для одноатомных газов в критике давление примерно в 2 раза меньше, чем в камере, для типичных - несколько больше, чем в 2. Изотерма там нигде не вытанцовывается, ну, только если очень приблизительная.

Fakir> Можешь сам попробовать ответить на все эти вопросы.

Берём учебник Синярёва и Добровольского и ищем соответствующую страницу (номер зависит от издания). У Гахуна соответствующие графики тоже есть.
 11.011.0

Naib

втянувшийся
Fakir> В "классике", конечно, в самом сопле близко к адиабате (как правило!). Но вполне разумен вопрос - а как оно в КС? А по её длине? А где граница с соплом, а какой переход? Можешь сам попробовать ответить на все эти вопросы.

В том то и вопрос.
В КС поток топлива с окислителем очень большой и находится там оно доли секунды. Сгореть до конца оно скорее всего просто не успевает и догорает уже в сопле. Это ещё не считая равновесных процессов между углекислым/угарным газами и водородом/водой которые протекают в сопле при снижении давления и температуры. Соответственно, первая часть сопла вполне компенсирует адиабатическое расширение за счёт горения топлива и описывается скорее изотермой. Далее - чистая адиабата. А где грань перехода?

Отсюда вытекает закономерный вопрос о рабочем теле в двигателе. Для адиабаты нужна высокая теплоёмкость. Для изотермы - наоборот, большая теплоёмкость скорее вредна.
 45.0.2454.10145.0.2454.101
RU Fakir #02.07.2016 21:44  @Бывший генералиссимус#02.07.2016 21:39
+
-
edit
 

Fakir

BlueSkyDreamer
★★★
Б.г.> Берём учебник Синярёва и Добровольского и ищем соответствующую страницу

Не подсказывай :D
 46.046.0
RU Бывший генералиссимус #02.07.2016 21:50  @Naib#02.07.2016 21:42
+
+1
-
edit
 
Naib> Сгореть до конца оно скорее всего просто не успевает и догорает уже в сопле.

Это бред. Гуглить словосочетание "приведённая длина". Энерговыделение в расширяющейся части сопла вредно. Размер камеры выбирается так, чтобы догореть УСПЕЛО. В расширяющейся части может идти тепловыделение за счёт рекомбинации, так как температура падает, это единицы процентов, но и это даёт потери.

Naib> Это ещё не считая равновесных процессов между углекислым/угарным газами и водородом/водой которые протекают в сопле при снижении давления и температуры. Соответственно, первая часть сопла вполне компенсирует адиабатическое расширение за счёт горения топлива и описывается скорее изотермой. Далее - чистая адиабата. А где грань перехода?

В критике. Нельзя начинать расширение сопла, пока идёт интенсивное тепловыделение, это будет в минус к УИ, а не в плюс.

Naib> Отсюда вытекает закономерный вопрос о рабочем теле в двигателе. Для адиабаты нужна высокая теплоёмкость. Для изотермы - наоборот, большая теплоёмкость скорее вредна.

Да не должно быть там изотермы, и совсем не теплоёмкость важна! Теплоёмкость играет косвенную роль, так, например, у водорода теплоёмкость очень большая, поэтому водородные движки "холоднее" керосиновых, но важнее там не это. Важен средний молекулярный вес выхлопа и показатель адиабаты, который определяется средним количеством атомов в молекуле, а теплоёмкость получается из этих данных.
 11.011.0
RU Памятливый45 #02.07.2016 23:32  @Sandro#02.07.2016 19:55
+
-
edit
 

Памятливый45

злопамятливый
☆★★
Sandro> Но, разумеется, адиабата для тепловой машины как-то симпатичнее. Нефиг полезную энергию просто так выбрасывать.

Процесс в реальной машине лежит между изоэнтальпическим и изоэнтропическими процессами.
 11.011.0
BY Naib #03.07.2016 00:24  @Бывший генералиссимус#02.07.2016 21:50
+
-
edit
 

Naib

втянувшийся
Б.г.> ...

Спасибо за подробный ответ!

Б.г.> Да не должно быть там изотермы, и совсем не теплоёмкость важна! Теплоёмкость играет косвенную роль, так, например, у водорода теплоёмкость очень большая, поэтому водородные движки "холоднее" керосиновых, но важнее там не это. Важен средний молекулярный вес выхлопа и показатель адиабаты, который определяется средним количеством атомов в молекуле, а теплоёмкость получается из этих данных.

Чем меньше показатель адиабаты, тем большую работу способен совершить газ в адиабатическом процессе. Водород в этом плане заметно хуже воды или других многоатомных молекул.
Кстати, молярная теплоёмкость водорода невелика. Примерно по Дюлонгу-Пти. У воды значительно больше. Массовая довольно значительна только по причине малой молярной массы водорода.

То есть по классике выхлоп чистого водяного пара в адиабатическом процессе расширения совершает значительно большую работу, чем смесь пара и водорода при той же температуре. Но в реале УИ будет меньше.
 45.0.2454.10145.0.2454.101
RU Старый #03.07.2016 02:03  @Naib#02.07.2016 21:20
+
-
edit
 

Старый

из курилки

Старый>> И спрашивает он не спроста а потому что изобрёл сверхценную идею - в качестве третьего компонента подавать в камеру сгорания воду.
Naib> Старый, не приписывай мне свои бредни.

Если ты не собираешься сбрасывать воду в камеру сшорания то скажи это в явном виде.

Naib> И, поскольку по делу сказать тебе нечего, то не засоряй ветку.

Ты узнал от меня что процесс расширения газа в сопле адиабатический? А где "спасибо"?
Или так и не узнал?
Старый Ламер  11.011.0
RU Старый #03.07.2016 02:11  @Naib#03.07.2016 00:24
+
-1
-
edit
 

Старый

из курилки

Naib> То есть по классике выхлоп чистого водяного пара в адиабатическом процессе расширения совершает значительно большую работу, чем смесь пара и водорода при той же температуре.

Видишь ли есть такой закон - сохранения энергии. По нему газ не может совершить работы больше чем энергия в нём содержащаяся. (Если конечно это не вечный двигатель). Поэтому работа зависит только от энергии содержащейся в топливе и совершенно не зависит от показателя адиабаты. Это надо понимать, а если не понимаешь то увы, тогда и родятся такие идеи.

Я тебе больше скажу - иногда в ракетные топлива даже добавляют металл, который и после сгорания не является газом и не имеет показателя адиабаты. Понимаешь? Чихают на адиабату и вообще на работу продукта сгорания металла, главное - что он сообщает энергию газу.
Старый Ламер  11.011.0
RU Бывший генералиссимус #03.07.2016 09:13  @Старый#03.07.2016 02:11
+
+1
-
edit
 
Старый> Я тебе больше скажу - иногда в ракетные топлива даже добавляют металл, который и после сгорания не является газом и не имеет показателя адиабаты. Понимаешь? Чихают на адиабату и вообще на работу продукта сгорания металла, главное - что он сообщает энергию газу.

Ну, вот, проблема в том, что он далеко не всю её сообщает газу, именно потому, что сам расширяться не может. И именно поэтому, а не только из-за абразивного действия сопла у РДТТ простые конические - в сопле конденсированная фаза, которая гораздо горячее газа, продолжает греть его, правда, в конце, когда давление существенно упадёт, уже только излучением.
 11.011.0
BY Naib #03.07.2016 09:54  @Старый#03.07.2016 02:03
+
-
edit
 

Naib

втянувшийся
Старый> Если ты не собираешься сбрасывать воду в камеру сшорания то скажи это в явном виде.

Старый. Специально для тебя повторяю и разъясняю. Спирты и ацетат/формиат аммония. В качестве примера смеси - бутанол/этиленгликоль/формиат аммония. Возможно, немного аммиака, но возникают проблемы летучести и закипания смеси раньше времени.
 45.0.2454.10145.0.2454.101
BY Naib #03.07.2016 10:08  @Старый#03.07.2016 02:11
+
-
edit
 

Naib

втянувшийся
Старый> Видишь ли есть такой закон - сохранения энергии. По нему газ не может совершить работы больше чем энергия в нём содержащаяся. (Если конечно это не вечный двигатель). Поэтому работа зависит только от энергии содержащейся в топливе и совершенно не зависит от показателя адиабаты. Это надо понимать, а если не понимаешь то увы, тогда и родятся такие идеи.

Видишь ли, Старый. Ещё с зари космонавтики в КС подаётся смесь, обеднённая по окислителю. То есть полная потенциальная химическая энергия топлива не используется и на это пошли уже давно. Хотя бы попытайся понять почему это делается.

Старый> Я тебе больше скажу - иногда в ракетные топлива даже добавляют металл, который и после сгорания не является газом и не имеет показателя адиабаты. Понимаешь? Чихают на адиабату и вообще на работу продукта сгорания металла, главное - что он сообщает энергию газу.

Учись, Старый...
Во-первых, для лития и ряда других металлов оксиды в условиях сгорания вполне газообразны.
Во-вторых, перхлоратые топлива вполне могут по меньшей мере часть алюминия перегонять в монохлорид, который вполне себе газообразен. (в условиях КС)
 45.0.2454.10145.0.2454.101
RU Старый #03.07.2016 12:38  @Бывший генералиссимус#03.07.2016 09:13
+
-
edit
 

Старый

из курилки

Б.г.> Ну, вот, проблема в том, что он далеко не всю её сообщает газу, именно потому, что сам расширяться не может. И именно поэтому, а не только из-за абразивного действия сопла у РДТТ простые конические - в сопле конденсированная фаза, которая гораздо горячее газа, продолжает греть его, правда, в конце, когда давление существенно упадёт, уже только излучением.

И тем не менее несмотря на все перечисленные недостатки металл к топливу добавляют потому что выделить и передать газу энергию это главное, оно перевешивает всё остальное. Именно это я хотел донести до Наиба. Не знаю смог ли он понять.
Старый Ламер  51.0.2704.10351.0.2704.103
RU Старый #03.07.2016 12:41  @Naib#03.07.2016 10:08
+
-
edit
 

Старый

из курилки

Naib> Учись, Старый...
Naib> Во-первых, для лития и ряда других металлов оксиды в условиях сгорания вполне газообразны.
Naib> Во-вторых, перхлоратые топлива вполне могут по меньшей мере часть алюминия перегонять в монохлорид, который вполне себе газообразен. (в условиях КС)

Понятно. Ты ничего не смог понять.
Однако я тоже не понял: ты отрицаешь содержание в продуктах сгорания металлсодержащего топлива конденсированной фазы или что?
Старый Ламер  51.0.2704.10351.0.2704.103
RU Старый #03.07.2016 12:47  @Naib#03.07.2016 10:08
+
-
edit
 

Старый

из курилки

Naib> Видишь ли, Старый. Ещё с зари космонавтики в КС подаётся смесь, обеднённая по окислителю. То есть полная потенциальная химическая энергия топлива не используется и на это пошли уже давно. Хотя бы попытайся понять почему это делается.

Вот те здрасте! Что ж я попытаюсь понять если ты ничего не объясняешь? Ты ужобъясни зачем это делается, а я уж как смогу попытаюсь понять. А если объяснить не можешь или не хочешь то не надо аппелировать и к попыткам понять.

Как же тебя понять, если ты ничего не говоришь
Ивано Васильевич меняет профессию
Старый Ламер  51.0.2704.10351.0.2704.103
RU Старый #03.07.2016 12:51  @Naib#03.07.2016 09:54
+
-
edit
 

Старый

из курилки

Старый>> Если ты не собираешься сбрасывать воду в камеру сгорания то скажи это в явном виде.
Naib> Старый. Специально для тебя повторяю и разъясняю. Спирты и ацетат/формиат аммония. В качестве примера смеси - бутанол/этиленгликоль/формиат аммония. Возможно, немного аммиака, но возникают проблемы летучести и закипания смеси раньше времени.

Это хорошо что ты решил разъяснить. Стало быть с водой всё, вместо неё теперь второе горючее специально для охлаждения?
Старый Ламер  51.0.2704.10351.0.2704.103
RU Бывший генералиссимус #03.07.2016 16:06  @Naib#03.07.2016 10:08
+
+2
-
edit
 
Naib> Во-первых, для лития и ряда других металлов оксиды в условиях сгорания вполне газообразны.
Это не так. Температура кипения оксида лития при нормальном давлении 2600 кельвинов, но при ста с лишним атмосферах в камере он будет жидким, а, по мере расширения, температура и давление падают так, что не быть ему газом, ну, заметного процента не создать.
Другое дело - фторид лития, тот конденсируется почти на тыщу кельвинов ниже.
Ни один оксид металла не будет газом в камере любого реального ЖРД.
Но, для удельного импульса это не критически важно. Важно, конечно, но, тем не менее, бериллий с кислородом даёт УИ больше, чем литий с кислородом. Зато литий выигрывает со фтором.
Предельные по УИ комбинации - это тройки литий-фтор-водород и бериллий-кислород-водород. Обе они позволяют получить при расширении в вакууму реальный (экспериментальный) удельный импульс в районе 600 единиц.
Больше того, на литии-фторе-водороде американцы даже построили реально работавшую камеру, давшую УИ 542.
 11.011.0

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