Угле-водородное топливо неравновесного горения

Теги:космос
 
1 2 3 4

Naib

опытный

Предлагаю посчитать модель двигателя, где тепловая энергия получается при сжигании углерода в кислороде до углекислого газа, а полученное тепло передаётся через теплообменник на водород. смешения газов нет.

Равновесная температура, например, 1500 градусов (для обоих газов). Средняя молярная масса смеси 6,05.

Примерный расчёт показывает УИ в 524 секунды.

Выглядит слишком здорово, чтобы быть правдой. :)
Понятно, что для взлёта теплообменник такой мощности в принципе не сделаешь. Но для двигателей малой тяги - вполне.
 51.0.2704.10351.0.2704.103

PSS

старожил
★★
Naib> Предлагаю посчитать модель двигателя, где тепловая энергия получается при сжигании углерода в кислороде до углекислого газа, а полученное тепло передаётся через теплообменник на водород. смешения газов нет.

Считайте. Кто мешает? Можете здесь выложить подробный расчет. ;)
История "Планеты Бурь" http://shubinpavel.ru/  33
RU Старый #11.07.2016 21:28  @Naib#11.07.2016 20:34
+
-
edit
 

Старый

из курилки
★☆
Naib> Предлагаю посчитать модель двигателя

Считай, в чём проблема?

Naib> Примерный расчёт показывает УИ в 524 секунды.

Профессор, мне почемуто кажется что при рассчёте ты забыл учесть расход кислорода и углерода. Кстати, почему углерод а не какой-нибудь бериллий?
Старый Ламер  51.0.2704.10351.0.2704.103
RU Bell #11.07.2016 21:37  @Старый#11.07.2016 21:28
+
-
edit
 

Bell

аксакал
★★☆
Старый> Профессор... Кстати, почему углерод а не какой-нибудь бериллий?

Угольный ракетный двигатель - это оригинально и свежо! :D

ЗЫ. Помню одного деятеля с паровым ЖРД, но угольный это круче! ;)
Иногда мне кажется, что мы черти, которые штурмуют небеса (с) фон Браун "Криптокащенизм и клоунада шовинистического толка". (с) au Если круг оказался вдруг и не круг, не квадрат, а так...  43.043.0
RU Старый #11.07.2016 21:43  @Bell#11.07.2016 21:37
+
-
edit
 

Старый

из курилки
★☆
Bell> ЗЫ. Помню одного деятеля с паровым ЖРД,

У меня такое дежавю что это он же. Переместился сюда с НК.
Старый Ламер  51.0.2704.10351.0.2704.103

Naib

опытный

Bell> Угольный ракетный двигатель - это оригинально и свежо! :D

А то! :)

Итак, пример расчёта.
С+О2 = СО2 + 394000 Дж.

Теплоёмкость углекислого газа 37,2 Дж/моль*К
Для нагрева до 1500 градусов нужно 55836 Дж.

Остальное (338164 Дж) через теплообменник на нагрев водорода. До тех же 1500. Теплоёмкость водорода примерно 25 Дж/моль К (Правило Дюлонга-Пти) Итого - 9 моль водорода.

9 моль - 18 г
1 моль углекислоты - 44 г
Средняя молярная масса - 6,2

Импульс = корень(16641*1500/15*6,2) = 518 (внешнее давление = 0)

Не учтена зависимость теплоёмкости от температуры, но ЕМНИП, с ростом температуры теплоёмкость падает.
 51.0.2704.10351.0.2704.103
RU Виктор Банев #12.07.2016 00:18  @Naib#12.07.2016 00:01
+
-
edit
 
Naib> Остальное (338164 Дж) через теплообменник на нагрев водорода.
Урежьте осетра: КПД теплообменника (например, пластинчатого) вода-вода ок. 80%, газ-газ - 50-60%. :D
Причем, для получения максимального КПД надо делать максимально большую площадь теплообменника. Что для ракетного двигателя - большая проблема.
Не фантазируйте.
Вселенная так велика, что нет такого, чего бы не было.  47.047.0
RU Бывший генералиссимус #12.07.2016 02:07  @Naib#12.07.2016 00:01
+
+1
-
edit
 
Naib> С+О2 = СО2 + 394000 Дж.

Это если считать от газообразного кислорода при н.у. Если от жидкого с температурой -183, будет несколько меньше.

Naib> Теплоёмкость углекислого газа 37,2 Дж/моль*К

Это только при малых температурах, дальше будет больше. Начиная с некоторой температуры, начнётся диссоциация - энергетически невыгодны для нас процесс.

Naib> Для нагрева до 1500 градусов нужно 55836 Дж.
Naib> Остальное (338164 Дж) через теплообменник на нагрев водорода. До тех же 1500. Теплоёмкость водорода примерно 25 Дж/моль К (Правило Дюлонга-Пти) Итого - 9 моль водорода.
Naib> 9 моль - 18 г
Naib> 1 моль углекислоты - 44 г
Naib> Средняя молярная масса - 6,2
Naib> Импульс = корень(16641*1500/15*6,2) = 518 (внешнее давление = 0)
Naib> Не учтена зависимость теплоёмкости от температуры, но ЕМНИП, с ростом температуры теплоёмкость падает.

С ростом температуры теплоёмкость растёт, потому что возбуждаются дополнительные степени свободы, плюс, идёт диссоциация.

А ещё не учтены потери на газификацию водорода.
ну и, расширять "до нуля" не выйдет, конечно.

Вообще-то, трёхкомпонентник на литии, фторе и водороде так и работает - там водород в реакции не участвует, только фтор и литий. И средняя молекулярная масса даже меньше, потому что максимум экспериментального УИ получается при 35% водорода по массе, т.е. 7 молей водорода на 1 моль фтористого лития.
 11.011.0
MD Wyvern-2 #12.07.2016 04:12  @Виктор Банев#12.07.2016 00:18
+
-
edit
 

Wyvern-2

координатор
★★★★★
Naib>> Остальное (338164 Дж) через теплообменник на нагрев водорода.
В.Б.> Урежьте осетра: КПД теплообменника (например, пластинчатого) вода-вода ок. 80%, газ-газ - 50-60%. :D

Что значит "К.П.Д. ТЕПЛООБМЕННИКА"? Бредовая фраза, бредовость которой ты сам тут же подтверждаешь:
В.Б.> Причем, для получения максимального КПД надо делать максимально большую площадь теплообменника.

При достаточной площади теплообменника (хоть трубчатого, хоть пластинчатого, хоть жидкость-жидкость, хоть плазма-газ) К.П.Д. будет 99,9..9%
Вопрос в ЦЕЛЕСООБРАЗНОСТИ размерности ТО...
Жизнь коротка, путь искусства долог, удобный случай мимолетен, опыт обманчив.... Ἱπποκράτης  40.040.0

Xan

координатор

Naib> Не учтена зависимость теплоёмкости от температуры, но ЕМНИП, с ростом температуры теплоёмкость падает.

Опять незнание элементарной школьной физики.




В свою очередь предлагаю вынуть из автомобиля Тесла батарейку, подключить к ней сварочный аппарат, греть дугой водород.
УИ будет около тысячи!!! :D
 47.047.0
Naib> Предлагаю посчитать модель двигателя, где тепловая энергия получается при сжигании углерода в кислороде до углекислого газа, а полученное тепло ...

Прежде чем считать, предлагаю его усовершенствовать и упростить.
Водород прокачивается через активную зону ядерного реактора. :)
Далее по тексту.
Я и название придумал. Мне кажется, 11Б91 звучит красиво.
 47.047.0
RU Bell #12.07.2016 18:12  @Виктор Банев#12.07.2016 00:18
+
-
edit
 

Bell

аксакал
★★☆
Naib>> Остальное (338164 Дж) через теплообменник на нагрев водорода.
В.Б.> Урежьте осетра: КПД теплообменника (например, пластинчатого) вода-вода ок. 80%, газ-газ - 50-60%. :D

А собсно нах там вообще теплообменник? :)
Обдувать кусок антрацита кислородом, а в выхлоп подавать водород,чтоб напрямую передавалось тепло - такой трехкомпонентный гибридный, с позволения сказать, ЖРД :)
Иногда мне кажется, что мы черти, которые штурмуют небеса (с) фон Браун "Криптокащенизм и клоунада шовинистического толка". (с) au Если круг оказался вдруг и не круг, не квадрат, а так...  43.043.0
RU Бывший генералиссимус #12.07.2016 20:01  @Bell#12.07.2016 18:12
+
+1
-
edit
 
Bell> Обдувать кусок антрацита кислородом, а в выхлоп подавать водород,чтоб напрямую передавалось тепло - такой трехкомпонентный гибридный, с позволения сказать, ЖРД :)

водород реагирует с CO2, получается вода и угарный газ.
 11.011.0
RU Alexandrc #12.07.2016 20:12  @Бывший генералиссимус#12.07.2016 20:01
+
-
edit
 

Alexandrc

аксакал

Bell>> Обдувать кусок антрацита кислородом, а в выхлоп подавать водород,чтоб напрямую передавалось тепло - такой трехкомпонентный гибридный, с позволения сказать, ЖРД :)
Б.г.> водород реагирует с CO2, получается вода и угарный газ.

Так это чего? Водород через отдельное сопло пускать? :eek:
Но вы там держитесь!  

Naib

опытный

Xan> В свою очередь предлагаю вынуть из автомобиля Тесла батарейку, подключить к ней сварочный аппарат, греть дугой водород.
Xan> УИ будет около тысячи!!! :D

Ну, электротермические так и работают. Правда энергоёмкость батареек где-то на порядок уступает химическому топливу.
 51.0.2704.10351.0.2704.103
+
-
edit
 

Naib

опытный

Б.г.>> водород реагирует с CO2, получается вода и угарный газ.
Alexandrc> Так это чего? Водород через отдельное сопло пускать? :eek:

Именно. Иначе, как и написал Андрей, - равновесный процесс и потери энергии на реакцию и теплоёмкость воды.
 51.0.2704.10351.0.2704.103
RU Bell #12.07.2016 20:51  @Бывший генералиссимус#12.07.2016 20:01
+
-
edit
 

Bell

аксакал
★★☆
Б.г.> водород реагирует с CO2, получается вода и угарный газ.

Да с какого это щастья? :)
При повышении температуры равновесие в реакции сдвигается в сторону углекислого газа.


Энто я тебе, голуба, Говорю, как краевед © :D

И ваще, подозрительно знакомая реакция... кабы не промышленный способ получения водорода ;)
Иногда мне кажется, что мы черти, которые штурмуют небеса (с) фон Браун "Криптокащенизм и клоунада шовинистического толка". (с) au Если круг оказался вдруг и не круг, не квадрат, а так...  43.043.0

Naib

опытный

Б.г.>> водород реагирует с CO2, получается вода и угарный газ.
Bell> Да с какого это щастья? :)
Bell> При повышении температуры равновесие в реакции сдвигается в сторону углекислого газа.
Bell> Энто я тебе, голуба, Говорю, как краевед © :D
Bell> И ваще, подозрительно знакомая реакция... кабы не промышленный способ получения водорода ;)

Не в таких соотношениях продуктов.
В промышленности синтез-газ "самый жирный" это 4 к 1. А тут - 9 к 1.
И конверсию там ведут при 700, но не 1500.

Можно и константы посчитать через энергию Гиббса.
 51.0.2704.10351.0.2704.103
+
-
edit
 

Alexandrc

аксакал

Б.г.>>> водород реагирует с CO2, получается вода и угарный газ.
Alexandrc>> Так это чего? Водород через отдельное сопло пускать? :eek:
Naib> Именно. Иначе, как и написал Андрей, - равновесный процесс и потери энергии на реакцию и теплоёмкость воды.

А нахрена, простите мой французский, если давно освоеный водород+ кислород с одним соплом и так дает близкий к максимально возможному УИ.

Самое интересное, что УИ растет с повышением температуры и уменьшением молярной массы, а Вы в своем расчете берете прямо противоположный случай и для меньшей температуры и большей молярной массы получаете УИ больше чем для пары водород+ фтор, с коэффициентом избытка окислителя 0,6.
Еще мне помнится, что УИ углеводородных горючих тем больше чем больше в продуктах сгорания воды и угарного газа.
Найдите "Топлива и рабочие тела ракетных двигателей" Штехера, Андрей наверняка точнее подскажет автора и название.
Но вы там держитесь!  
+
-
edit
 

Naib

опытный

Alexandrc> А нахрена, простите мой французский, если давно освоеный водород+ кислород с одним соплом и так дает близкий к максимально возможному УИ.

А пофантазировать? Для сферической конницы в вакууме? :)
Я же не предлагаю строить паровоз с блэкджеком и кочегарами. Понятно, что освоенная пара всегда имеет преимущество перед новинкой.
Кстати, что-то мне подсказывает, что в формуле УИ есть какой-то подвох, типа "ультрафиолетовой катастрофы".

Alexandrc> Самое интересное, что УИ растет с повышением температуры и уменьшением молярной массы, а Вы в своем расчете берете прямо противоположный случай и для меньшей температуры и большей молярной массы получаете УИ больше чем для пары водород+ фтор, с коэффициентом избытка окислителя 0,6.

Ничего подобного. Средняя молярная масса в моём расчёте падает. Ну а температура.. Её изменение даже на сотни градусов вносит существенно меньший вклад, чем изменение молярной массы на единицу. Правда, должен быть некий температурный минимум, ниже которого формула расчёта не работает.

Alexandrc> Еще мне помнится, что УИ углеводородных горючих тем больше чем больше в продуктах сгорания воды и угарного газа.

По идее, водорода и угарного газа. Вода - далеко не самый лучший продукт сгорания.

Alexandrc> Найдите "Топлива и рабочие тела ракетных двигателей" Штехера, Андрей наверняка точнее подскажет автора и название.

Поищу.
 51.0.2704.10351.0.2704.103
RU Бывший генералиссимус #13.07.2016 01:28  @Bell#12.07.2016 20:51
+
-
edit
 
Б.г.>> водород реагирует с CO2, получается вода и угарный газ.
Bell> Да с какого это щастья? :)
Bell> При повышении температуры равновесие в реакции сдвигается в сторону углекислого газа.

Факт, что равновесие можно двигать и туда, и сюда, реакция обратима.


Bell> Энто я тебе, голуба, Говорю, как краевед © :D
Bell> И ваще, подозрительно знакомая реакция... кабы не промышленный способ получения водорода ;)

Получение водорода - эндотермическая реакция, а обратная ей - экзотермическая, значит, энергетически выгодная.
Да, получают водород из водяного пара и угля, только уголь при этом остывает.
 11.011.0
RU Старый #13.07.2016 09:52  @Naib#12.07.2016 00:01
+
-
edit
 

Старый

из курилки
★☆
Naib> Итак, пример расчёта.
Naib> С+О2 = СО2 + 394000 Дж.
Naib> Теплоёмкость углекислого газа 37,2 Дж/моль*К
Naib> Для нагрева до 1500 градусов нужно 55836 Дж.
Naib> Остальное (338164 Дж) через теплообменник на нагрев водорода.

Давай сначала нагреем углекислый газ, а уж потом нагреем от него водород. До какой, говоришь, температуры нагреется углекислый газ если не отдавать тепло водороду?
Старый Ламер  51.0.2704.10351.0.2704.103
RU Старый #13.07.2016 10:13  @Naib#11.07.2016 20:34
+
-
edit
 

Старый

из курилки
★☆
Naib> Предлагаю посчитать модель двигателя, где тепловая энергия получается при сжигании углерода в кислороде до углекислого газа, а полученное тепло передаётся через теплообменник на водород. смешения газов нет.

А можно то же самое но сжигая водород?
Старый Ламер  51.0.2704.10351.0.2704.103

Xan

координатор

Alexandrc>> Найдите "Топлива и рабочие тела ракетных двигателей" Штехера, Андрей наверняка точнее подскажет автора и название.
Naib> Поищу.

Я уже давал ссылку на эту и другие книжки:

(https://dl.dropboxusercontent.com/u/6706516/Books.rar) 130 метров.

Но что-то безрезультатно.
 47.047.0
AD Реклама Google — средство выживания форумов :)
RU Bell #13.07.2016 20:12  @Бывший генералиссимус#13.07.2016 01:28
+
-
edit
 

Bell

аксакал
★★☆
Bell>> При повышении температуры равновесие в реакции сдвигается в сторону углекислого газа.
Б.г.> Факт, что равновесие можно двигать и туда, и сюда, реакция обратима.
Факт то, что:

Б.г.> Получение водорода - эндотермическая реакция,
Вот поэтому при притоке тепла извне (от сгорания угля в данном случае) реакция сдвигается в сторону образования СО2 и Н2.
Иногда мне кажется, что мы черти, которые штурмуют небеса (с) фон Браун "Криптокащенизм и клоунада шовинистического толка". (с) au Если круг оказался вдруг и не круг, не квадрат, а так...  43.043.0
1 2 3 4

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