ЖРД в 500 УИ

[чайник17]

Всегда находится какой-нибудь физико-химический процесс (диссоциация-рекомбинация, испарение-конденсация), который повышает УИ при разбавлении тяжёлого, но горячего газа холодным лёгким до определённой степени.

Можете считать, что это шутка природы такая.

Как сформулировано, это безусловно неверное утверждение.

Пример - если разбавлять горячий гелий холодным водородом (с отношением абсолютных температур хотя бы вдвое), ни при каком ссотношении увеличения УИ не будет.

Хоть водород и легче, он конденсируется быстрее гелия. К тому же, он будет диссоциировать, в отличие от гелия, и не полностью рекомбинировать. Да и термодинамические свойства у водорода хуже.

Другое дело, что в РД обычно получаются сложные вещества, а не инертные газы. Поэтому если под горячим газом понимать газ в камере РД (при стеохимии), то немного гелия скорее всего поможет.

Кстати, при диссоциации существенно, что добавляется именно один из компонентов (водород в случае кислород-водородного двигателя). Добавлять, скажем, гелий, менее выгодно.

[чайник17]

Ксенон же не получается в результате химических реакций

Формально это тоже неправильно. Есть куча химических реакций с получением ксенона, и в принципе даже на них можно сделать РД, было бы зачем.

[чайник17]

Вообще-то при адиабатическом расширении газ можно охладить до любой температуры, другое дело что на практике достичь очень больших степеней расширения проблематично.

Как говаривал один печально известный политический деятель, "формально правильно, а по существу издевательство".

При показателе адиабаты 1.03 при расширении газа на 10 порядков (в 10 миллиардов раз) газ охлаждается на 0.3 порядка (в два раза).

Или может так нагляднее: при расширении 1 куб. миллиметра до 1 куб. километра (на 18 порядков, в миллиард миллиардов раз) газ охладится в три с небольшим раза.

Честно сказать, не верю я в этот показатель. Я в этой программе (CPROPEP) видел отрицательные cv и cp, что вообще весело.

[fagot]

Как говаривал один печально известный политический деятель, "формально правильно, а по существу издевательство".

При показателе адиабаты 1.03 при расширении газа на 10 порядков (в 10 миллиардов раз) газ охлаждается на 0.3 порядка (в два раза).

Или может так нагляднее: при расширении 1 куб. миллиметра до 1 куб. километра (на 18 порядков, в миллиард миллиардов раз) газ охладится в три с небольшим раза.

Так я в общем-то о том же. При бесконечной степени расширения показатель адиабаты не играет никакой роли (если газы идеальные, конечно), а вот при фиксированной степени расширения и равной энтальпии естественно выиграет газ с большим показателем адиабаты. Если же энтальпии газов разные, то выигрыш будет до тех пор, пока прибавка от роста k перевешивает падение энтальпии, этим и объясняется наличие оптимума альфы, при которой УИ максимальный. Причем рост показателя процесса расширения в реальном двигателе в гораздо большей степени обусловлен уменьшением диссоциации, чем большим показателем адиабаты добавляемого газа, а в некоторых случаях - только уменьшением диссоциации.

[fagot]

Кстати, при диссоциации существенно, что добавляется именно один из компонентов (водород в случае кислород-водородного двигателя). Добавлять, скажем, гелий, менее выгодно.

Ну это только в случае водородника, в керосиннике например выгоднее добавлять водород или гелий, чем не дожигать керосин.

[Андрей Суворов]

Всегда находится какой-нибудь физико-химический процесс (диссоциация-рекомбинация, испарение-конденсация), который повышает УИ при разбавлении тяжёлого, но горячего газа холодным лёгким до определённой степени.

Можете считать, что это шутка природы такая.

Как сформулировано, это безусловно неверное утверждение.

Пример - если разбавлять горячий гелий холодным водородом (с отношением абсолютных температур хотя бы вдвое), ни при каком ссотношении увеличения УИ не будет.

Гелий и водород - лёгкие газы. Оба.
Но вы придираетесь к словам. Естественно, я не формулировал физический закон, а эмпирические правила всегда сформулированы грубо, и, при желании, можно легко опровергнуть почти любое.

Другое дело, что в РД обычно получаются сложные вещества, а не инертные газы. Поэтому если под горячим газом понимать газ в камере РД (при стеохимии), то немного гелия скорее всего поможет.

При стехиометрии, вы хотели сказать? Необязательно. Больше того, какая может быть стехиометрия при разложении перекиси водорода?

Кстати, при диссоциации существенно, что добавляется именно один из компонентов (водород в случае кислород-водородного двигателя). Добавлять, скажем, гелий, менее выгодно.

Про гелий я всегда говорю в этом топике, чтоб не вмешалась энергия химических реакций. Ясно, что добавляя водород в продукты разложения перекиси, можно легко повысить УИ вдвое.

[fagot]

Андрей, так как там насчет разбавления неона гелием, может это Астра посчитать или нет?

[Андрей Суворов]

НЯЗ, она неона не знает. Гелий - знает.

[Старый]

Джентльмены, а что если к горючему металлической пудры подмешать? Что ваши программы показывают?

[Дмитрий Виницкий]

Нет, нанокапсулы с нанокатализатором!

[fagot]

Джентльмены, а что если к горючему металлической пудры подмешать? Что ваши программы показывают?

Это и без программ известно - УИ будет расти, пока конденсированная фаза не победит прирост теплотворности.

[fagot]

Нет, нанокапсулы с нанокатализатором!

Там и без катализатора реакция идет - не остановишь :wink:

[Старый]

Это и без программ известно - УИ будет расти, пока конденсированная фаза не победит прирост теплотворности.

А какой максимальный УИ получится на кислородно-керосиновом и кислоролно-водородном топливе? Какой максимальный прирост даёт применение металлов?

[fagot]

А какой максимальный УИ получится на кислородно-керосиновом и кислоролно-водородном топливе? Какой максимальный прирост даёт применение металлов?

Программы у меня нет, но думаю прирост порядка десятков секунд.

[чайник17]

Андрей, так как там насчет разбавления неона гелием, может это Астра посчитать или нет?

Зачем Вас это ? И так очевидно, что при достаточно большом отношении температур (больше пяти раз примерно), разбавлять горячий неон холодным гелием невыгодно.

И вообще, результаты программы - это не истины в последней инстанции. Тем более, программы не предназначены для расчёта подобных комбинаций.

[чайник17]

Джентльмены, а что если к горючему металлической пудры подмешать? Что ваши программы показывают?

Это и без программ известно - УИ будет расти, пока конденсированная фаза не победит прирост теплотворности.

Формально это тоже неверно. Если, скажем, взять золотую или платиновую     пудру, толку никакого не будет. УИ сразу будет падать.

[чайник17]

Кстати, при диссоциации существенно, что добавляется именно один из компонентов (водород в случае кислород-водородного двигателя). Добавлять, скажем, гелий, менее выгодно.

Ну это только в случае водородника, в керосиннике например выгоднее добавлять водород или гелий, чем не дожигать керосин.

Ну, в случае водорода это тривиально - он тоже сдвигает равновесие в сторону дожигания кислорода. Или можно так сказать - добавив водорода, мы получаем "смесь" из керосинного и водородного двигателей, обоих с оптимальным соотношением компонентов.

А вот что выгодее добавлять в стехиометрический керосинник - гелий или керосин, это неочевидно. На чем основано Ваше убеждение, что гелий выгодней ?

[чайник17]

Это и без программ известно - УИ будет расти, пока конденсированная фаза не победит прирост теплотворности.

А какой максимальный УИ получится на кислородно-керосиновом и кислоролно-водородном топливе? Какой максимальный прирост даёт применение металлов?

Ну вот CPROPEP даёт, для двигателя с давлением в КС 200 атм и на срезе 0.1 атм - УИ вакуумный, сек:

ЖВ 19% ЖК 81%  Frozen 461.5 Shifting: 466.9
ЖВ 28.6% ЖК 45.8% Be 25.6% Frozen 550.7 Shifting 554.7                                        
Frozen +89.2  Shifting +87.8

Frozen - это без рекомбинации в сопле. Shifting - это с полной рекомбинацией. На самом деле, рекомбинация частичная.

В камере сгорания  T 2851 K - ничего страшного.

Это не в прямом смысле добавление бериллия в двигатель, поскольку соотношение водород-кислород другое. Водорода многовато - баки большие, но в пределах разумного.

Возвращаясь к теме, двигатель на 500 сек УИ совершенно не проблема, если применять металлы как топливо.

[чайник17]

Хочу добавить, что бериллий высокотоксичен и в современной экологической обстановке запустить его будет не легче, чем RTG.

К тому же он дорог, где-то $750 за кг.

Так что относительно реально его использовать только в космосе.

Проблему с размером баков водорода можно решить, если использовать гидрид BeH2. Водород всё равно понадобится, но меньше.

Другие металлы для кислорода не подходят. Кое-что даёт литий, но его лучше с фтором использовать. Обычные металлы - Mg, Al практически ничего не дают против кислород-водорода.

[чайник17]

Это и без программ известно - УИ будет расти, пока конденсированная фаза не победит прирост теплотворности.

А какой максимальный УИ получится на кислородно-керосиновом и кислоролно-водородном топливе? Какой максимальный прирост даёт применение металлов?

Вот для керосинок:

RP-1 27.2% LOX 72.8%          Frozen 337.4 Shifting 357.8  T 3640 K
RP-1 22.2% LOX 59.4% Be 18.4% Frozen 385.6 Shifting 402.4  T 4301 K
                                    +48.2          +44.6
RP-1 22.5% LOX 58.3% Al 19.2% Frozen 347.3 Shifting 370.7  T 4132 K
                                     +9.9          +12.9

Короче, всё плохо - бериллий ядовит, алюминий мало что дает кроме высокой температуры в КС и недостатка керосина, чтоб эту камеру охлаждать. Надо гидрид вместо алюминия использовать, хоть что-то получится. От магния и лития вообще толку нет.