Межпланетный ядерный буксир Нуклон

Так у высоковакуумных масел ЕМНИС именно что очень низкое давление насыщенных паров.
И не обязательно в "паровом" виде применяется. Бывают, ЕМНИС, "плёночные" высоковакуумные откачки, типа с большой мощность откачки - когда все стенки откачиваемой камеры покрыты текущей плёнкой масла.

Fakir> Так у высоковакуумных масел ЕМНИС именно что очень низкое давление насыщенных паров.

Ну, гуглёж дал порядок что-то 10^-6 Па при 25 градусах. И температуру вспышки около 250 градусов. То есть при 250 - уже достаточное для воспламенения количество паровой фазы.

Fakir> И не обязательно в "паровом" виде применяется. Бывают, ЕМНИС, "плёночные" высоковакуумные откачки, типа с большой мощность откачки - когда все стенки откачиваемой камеры покрыты текущей плёнкой масла.

Это "равновесная" откачка, с пределом равным давлению насыщенных паров масла. Хорошо, если масло холодное. Но оно быстро греется.

Татарин>> Ну так а что заряды? С теми зарядами, что приобретаются под светом мы тоже работать можем. Дадим и электрическое напряжение. Нам же больше не нужно обеспечивать заряд на каждой капле. С незаряженными будем работать магнитным полем.
Fakir> Дык электростатика сам знаешь - много, много сильнее
Fakir> А обеспечить заряд на каждой капле - это не то чтоб самое сложное.
Во-первых, обеспечить заряд - это сложное. Во-вторых, заряды расталкиваются, что накладывает ограничения на объёмный заряд. В-третьих, нужно обеспечить не заряд, а одинаковый заряд.

В-четвёртых, а почему ты думаешь, что электростатика сильнее?
При прочих равных на массу? Да.
Но в данном конкретном случае? с учётом ограничений на ток, на заряд капель, на объёмный заряд, на проводимость вакуума (700 частиц на см3, в Милликена с парой элементарных зарядов не поиграешь, нейтрализует). А магнитные частицы могут составлять бОльшую часть капли.

Fakir> Если проблема тангенциальной скорости капель настолько серьёзна, что не лечится простым увеличением диаметра приёмной воронки - едва ли её удастся решить добавлением магнитного поля к этой воронке.
Ессно, проблема лечится увеличением диаметра приёмной воронки. Назад капли из сопла не летят, значит, вопрос исключительно в диаметре. А магнитное поле позволяет увеличить эффективный диаметр относительно дёшево по массе.

Fakir> Fakir>> Так ведь её еще с вакуумным маслом перемешать надо. И чтобы это было нечто гомогенное, и устойчиво гомогенное, а не эмульсия.
Татарин>> Это и называется магнитной жидкостью.
Fakir> Именно. Но покажи, где такое было сделано на основе вакуумного масла?
А какая разница-то?
Масло вообще почти пофигу. Просто под него нужно подбирать ПАВ. И не говори, что вакуумное масло такое прям вакуумное и настолько масло, что под него ПАВ не подобрать. Это просто (кремний-)органическая жидкость, в конце-то концов. Что такого - найти ПАВ под неё?

Татарин>> В смысле? так мы на основе вакуумного масла и будем готовить коллоид.
Татарин>> Что такое магнитная жидкость? Наночастицы магнитного материала (часто - в один домен), покрытые ПАВ и замешаные в любой не-агрессивной, совместимой жидкости.
Fakir> В любой? Ой ли?
В любой совместимой.

Naib> 2 парортутный Ренкин с униполярным генератором
Если ртуть в реакторе, то сразу МГД.
МГД-генератор (ионизированный газ - ионизация в реакторе достаточна, чтобы обеспечить холодную плазму достаточной проводимостью).
МГД-насос.
ВТСП-магнит. В объёме реактора можно десяток тесла нашаманить, а это уже снимает проблемы с проводимостью как плазмы, так и ртути, удельная мощность будет нормальная, хватит.
0 движущихся частей и офигенная экономия массы.

...одна проблемка: ртуть.
Нет сейчас материалов, чтобы работать в ртути хоть сколь-нить долго при высоких температурах. А уж в реакторе... хм.

Naib> Это "равновесная" откачка, с пределом равным давлению насыщенных паров масла. Хорошо, если масло холодное. Но оно быстро греется.
...из всего этого следует, что нужно кидать заранее сформированные капли из неиспаряющегося магнитного металла.

Внимание, вопрос: а нафига он тогда жидкий-то? Ему только смазка нужна, чтобы мелкие шарики в массе прокачивать (или "прокачивать") через теплообменник. И всё.
Ноль испарения. Легко улавливать.

Кидать, кстати, тоже легко: необязательно же грубо и статистически вышвыривать шарики именно давлением, можно работать индивидуально с каждым. Микромеханика, все дела, плевать в космос лично каждый пьезоголовкой (а-ля струйник) или магнитным ускорителем, или ещё как. Плевалок нужно будет много - это да. Но делается-то не каждая отдельно, делается машина, которая делает пьезоголовки. И тут можно вполне остаться в бюджете.

Татарин> Если ртуть в реакторе, то сразу МГД.

Для МГД выгоднее легкий газ — больше скорость, больше ЭДС.
Так что литий.
Или гелий с цезием.

Татарин> Масло вообще почти пофигу. Просто под него нужно подбирать ПАВ. И не говори, что вакуумное масло такое прям вакуумное и настолько масло, что под него ПАВ не подобрать. Это просто (кремний-)органическая жидкость, в конце-то концов. Что такого - найти ПАВ под неё?
С ПАВ вообще проблем нет - ещё в конце прошлого века видел кремнийорганические ПАВ. Сам с ними не работал, но ребята приносили показывали...
И в быту они сейчас применяются - "синтетический крахмал" для подкрахмаливания хлопчатобумажных тканей - там в качестве основного действующего вещества катионное ПАВ на основе кремнийорганического полимера.

Татарин> Нет сейчас материалов, чтобы работать в ртути хоть сколь-нить долго при высоких температурах. А уж в реакторе... хм.

Кварц, керамики разные. Скорее всего тугоплавкие металлы типа тантала/вольфрама/иридия. Даже железо не склонно амальгамироваться.

Татарин> ...из всего этого следует, что нужно кидать заранее сформированные капли из неиспаряющегося магнитного металла.

Галлий? Кстати, сделать его ферромагнитным в невесомости можно путём введения в состав порошка магнитного металла. Будет эдакая ФМЖ с металлической матрицей. Так то он диамагнетик.

Татарин> Внимание, вопрос: а нафига он тогда жидкий-то? Ему только смазка нужна, чтобы мелкие шарики в массе прокачивать (или "прокачивать") через теплообменник. И всё.

Тоже интересно. Например - порошок магнетита. Чёрный, термостойкий, отличный ферромагнетик. Не сображу, правда, как избежать его намагничивания и слипания да и вытряхивать его ровным облачком в вакуум.

Xan> Для МГД выгоднее легкий газ — больше скорость, больше ЭДС.
Xan> Так что литий.

Литий нейтроны хватает и "газить" начинает.

Натрий? Паронатриевый цикл - звучит круто.

Naib> ЕМНИП, рост молекулярной массы рабочего газа при прочих равных приводит к уменьшению размеров турбины.
Только с уменьшением размеров турбины падает и ее кпд. Граничные явления, неравномерность, т.д.
При изначально малой мощности, которая и на легком рабочем теле где-то у нижнего края, еще уменьшать в разы? Логика?
Да и вообще зачем так держаться за идеюфикс о каплях?

Bredonosec> Только с уменьшением размеров турбины падает и ее кпд. Граничные явления, неравномерность, т.д.

ЕМНИП, турбодетандерные турбинки имеют очень скромные размеры и адиабатичекий КПД процентов за 80.

Bredonosec> Да и вообще зачем так держаться за идеюфикс о каплях?

Капельный холодильник позволяет сильно увеличить площадь охлаждения.

Naib> Натрий? Паронатриевый цикл - звучит круто.

Скорее гелий, подсолённый щелочным металлом.

При коммунизме в пламя метана с воздухом добавляли натрий, получали мегаватты.
И КПД сравнимый с обычными ТЭЦ.

Xan> При коммунизме в пламя метана с воздухом добавляли натрий, получали мегаватты.

Соду скорее.

Xan> И КПД сравнимый с обычными ТЭЦ.

Но технология так и не взлетела.

Xan>> При коммунизме в пламя метана с воздухом добавляли натрий, получали мегаватты.
Naib> Соду скорее.

Нет!! Распыляли жидкий натрий!!! Я настаиваю!!!!

Татарин> ...из всего этого следует, что нужно кидать заранее сформированные капли из неиспаряющегося магнитного металла.
Татарин> Внимание, вопрос: а нафига он тогда жидкий-то? Ему только смазка нужна, чтобы мелкие шарики в массе прокачивать (или "прокачивать") через теплообменник. И всё.
Татарин> Ноль испарения. Легко улавливать.

Мысль интересная, но сдаётся мне, что с прокачкой, во-первых, возникнут неслабые сложности, и (это не менее во-первых) с теплофизическими свойствами будет кисло. В таком порошке на конвективный (турбулентный) теплообмен рассчитывать особо не приходится, интенсивное турбулентное перемешивание организовать будет тяжело. А чисто теплопроводностью теплообмен всегда хуже и слабее. Плюс шарики соприкасаются с малой площадью поверхности, если это хорошие шарики, и теплопроводность становится грустной.
По совокупности, боюсь, не взлетит.

Bredonosec>> Только с уменьшением размеров турбины падает и ее кпд. Граничные явления, неравномерность, т.д.
Naib> ЕМНИП, турбодетандерные турбинки имеют очень скромные размеры и адиабатичекий КПД процентов за 80.
Это не наш случай. Сжимать ты чем будешь? Отдельным насосом? А расход на него не в счет? Нас интересует полный кпд всей тепловой машины. А для ГТД размер, как говорится, имеет значение..

Bredonosec>> Да и вообще зачем так держаться за идеюфикс о каплях?
Naib> Капельный холодильник позволяет сильно увеличить площадь охлаждения.
разве?
Ну вот допустим условно рабочую площадь холодильника в 1 кв метр. Метр ширины на метр длины. Условно.
В случае плоского листа - это 2 кв. метра излучающей площади (в обе стороны)
В случае капель.. ну, допустим, форсунки каждые 2 см (если чаще, есть ощущение, что будут слипаться капли от случайной электростатики даже без магнитов). 50 форсунок.
Размер капли, допустим, 5мм поперечником (не уверен, что более мелкие можно выплевывать без разбрызгивания куда попало). Общая площадь поверхности 4пи эр квадрат, или pi D², но! Но поверхность, обращенная к другим каплям, - не даст охлаждения, это лишь уравнивание энергии промеж каплями. То есть, боковую поверхность исключаем нафиг. Если взять, к примеру, чтоб высота сектора была 2/3 радиуса, то 2pi R h = 12.5mm^2. На обе стороны - 25mm²
Расстояние промеж каплями - опять же, сантиметра 2, иначе слипаться могут в полете. То есть, имеем 25мм на 50 на 50 штук.
Итого - 0,06 кв. метра.

Ну и где тут "сильно увеличить площадь"?

Fakir> Мысль интересная, но сдаётся мне, что с прокачкой, во-первых, возникнут неслабые сложности, и (это не менее во-первых) с теплофизическими свойствами будет кисло. В таком порошке на конвективный (турбулентный) теплообмен рассчитывать особо не приходится, интенсивное турбулентное перемешивание организовать будет тяжело. А чисто теплопроводностью теплообмен всегда хуже и слабее. Плюс шарики соприкасаются с малой площадью поверхности, если это хорошие шарики, и теплопроводность становится грустной.
Fakir> По совокупности, боюсь, не взлетит.
Все эти вопросы - функция размера шариков. На конвективный теплообмен рассчитывать вряд ли придётся (даже с маслом не уверен, как), это да. А вот турбулентный, в смысле, с перемешиванием - почему нет-то?

Для этого и ставятся завихрители (перемешиватели) в жидкостных теплообменниках.

Что касается площади, тут важнее не чисто геометрический фактор, а тупо размеры. Натурально же, "куб-квадрат" как он есть. И теплообмен в чистой-то жидкости хорошо приближается вполне массопереносом вполне окнечных конечных объёмов, теплообмен внутри которых считается достаточно большим и быстрым, и поэтому незначимым. То есть, натурально, метод расчёта такой: бьёшь всё на ма-аленькие элементы и считаешь их перемещение + теплообмен через границы. Всё равно ради адекватного гидросопротивления ты ограничен в своей способности мешать.

Тут эти элементы - а они достаточно маленькие - просто в натуральном виде. А теплообмен внутри элементов (из металла) на самом деле гораздо выше, чем через их границы.
Что, к слову, выгодно отличает металлические шарики от масла, где теплообмен одинаково плох и внутри, и по границам.

Шарики вообще могут быть интересной штукой. Например, двухкомпонентнми, с нановключениями иного материала со сменой фазы. В этом случае удельная теплоёмкость теплоносителя растёт, а с ней - и теплообмен. А ещё можно снизить скорости движения теплоносителя и его потребное равновесное количество в системе.

Татарин>> Нет сейчас материалов, чтобы работать в ртути хоть сколь-нить долго при высоких температурах. А уж в реакторе... хм.
Naib> Кварц, керамики разные. Скорее всего тугоплавкие металлы типа тантала/вольфрама/иридия. Даже железо не склонно амальгамироваться.
За 70 лет не нашли.

Ртуть была первым теплоносителем в советских быстрых реакторах. В БР-2. Заплатили за этот опыт очень дорого.

Татарин>> Если ртуть в реакторе, то сразу МГД.
Xan> Для МГД выгоднее легкий газ — больше скорость, больше ЭДС.
А для реактора выгоднее тяжёлый металл с минимальными сечениеми рассеяния и захвата.
А ещё ртуть неплохо ионизируется.

Xan> Или гелий с цезием.
Двухкомпонентная система имеет кучу сложностей в смены фазы одним из компонент.
Но цезий вообще слишком высоко кипит, толкового Ренкина не получится. А вот с ртутью (если решить вопрос с материалами) - вот запросто.

Татарин> Но цезий вообще слишком высоко кипит, толкового Ренкина не получится.

Речь была про МГД, добавка цезия (или другого щелочного металла) в гелий там для электропроводности.

Татарин>>> Нет сейчас материалов, чтобы работать в ртути хоть сколь-нить долго при высоких температурах. А уж в реакторе... хм.
Татарин> За 70 лет не нашли.

А его 70 лет искали? Во времена БР-2 кучи современных материалов ещё даже создано не было. Керамика, например карбидная, нитридная, силицидная, боридная должна быть устойчива. Карбид кремния вообще равнодушен будет. Да и нити накала в люминисцентных лампах служат долго, хоть и металлические.

На кипящей фосфорной кислоте реакторы делали, а это жутко агрессивная штука, кварц бодро разрушает, например. Вышли из положения с помощью толстого слоя позолоты, причём специального нанесения с тщательным контролем отсутствия межкристаллитных трещин.

Татарин>> Но цезий вообще слишком высоко кипит, толкового Ренкина не получится.
Xan> Речь была про МГД, добавка цезия (или другого щелочного металла) в гелий там для электропроводности.
Да, а МГД - не Ренкин? Каким образом механическая энергия расширяющегося газа преобразуется в электрическую - это, всё же, не термодинамический, а технический вопрос.

Цезий с гелием будет двухфазной системой при температуре ниже температуры кипения цезия. С таким очень сложно обращаться: всё же газ и жидкость требуют очень разного обращения.

Татарин>>>> Нет сейчас материалов, чтобы работать в ртути хоть сколь-нить долго при высоких температурах. А уж в реакторе... хм.
Татарин>> За 70 лет не нашли.
Naib> А его 70 лет искали?
Наверное, чем-то товарищи создатели космобуксира руководствовались же?
Если отбросить вопросы химии и совместимости, для космического буксира и быстрого реактора ртуть практически идеальный выбор даже с турбиной.
По нейтронике - она хороша и даже немножко прекрасна.
Это одноатомный тяжёлый газ - прекрасно, почти идеально для турбины, которую можно сделать компактнее и менее оборотистой.
Температура кипения - просто самая что ни на есть подходящая для космического радиатора.
Упругость паров - годная.
Теплообмен в котле - идеальный (металл же).

...
На Земле есть какие-то поводы не использовать ртуть - ядовита, даёт хорошо светящееся золото-198, легко выкипает... Не идеально для большого реактора.
Но в космосе или в компактной установке? Офигенно же.

Плюс возможность МГД. Причём, МГД-насос и сопло генератора офигенно совмещаются с противоточным теплообменником. КОнструкция упрощается до грелки с набором трубок в сильном магнитном поле. Внутри греется реактор, снаружи снимается тепло, из этой фигни идут провода с напряжением. Ноль движущихся частей.

Татарин> На Земле есть какие-то поводы не использовать ртуть - ядовита, даёт хорошо светящееся золото-198, легко выкипает... Не идеально для большого реактора.
А может и для малого. Типа того, что на Посейдоне..
Татарин> Но в космосе или в компактной установке? Офигенно же.
Татарин> Плюс возможность МГД. Причём, МГД-насос и сопло генератора офигенно совмещаются с противоточным теплообменником. КОнструкция упрощается до грелки с набором трубок в сильном магнитном поле. Внутри греется реактор, снаружи снимается тепло, из этой фигни идут провода с напряжением. Ноль движущихся частей.
На Земле тоже давно использовались:

Электростанции, спроектированные Уильямом Лерой Эмметом, были построены компанией General Electric и эксплуатировались между 1923 и 1950 годами. Крупные электростанции были в Хартфорде, штат Коннектикут, мощностью 1,8 МВт (в 1922 года, и 15 МВт в 1949 году). Генераторная станция в Керни , Нью-Джерси, ртутная турбина мощностью 20 МВт + пар мощностью 30 МВт, запущена в 1933 году. Еще одна в Портсмуте, Нью-Гэмпшир, 40 МВт. На сегодня подобных станций в работе не осталось.