паровые двигатели

[Зловредный]

Bell пишет:
Собственно вопрос:
что даст большую тягу - 9 кг газа при Т=3200К и давлении 9 атм
или 49 кг газа при Т=373К и давлении 5,7 атм?

Думаю, во втором случае тяга будет больше, а удельный импульс -- меньше.

Bell пишет:
По всем известным формулам (удельного импульса, сопла Лаваля) скорость газов в идеале (в вакууме) не зависит от давления (соотношение внешнего и внутреннего давлений стремится к 0). Она пропорциональна только корню из температуры.

Спасибо, Белл. Теперь мне понятнее.

Ещё такой вопрос. В реальности соотношение расхода компонентов, при котором получается максимальный удельный импульс, может не совпадать со стехиометрическим. Так вот, как так получается? Сгорание-то неполное, следовательно часть топлива работает подобно тому, как у изобретателя здесь вода -- отбирает тепло у прореагировавшей части газов.

[Старый]

Зловредный пишет:
Ещё такой вопрос. В реальности соотношение расхода компонентов, при котором получается максимальный удельный импульс, может не совпадать со стехиометрическим. Так вот, как так получается? Сгорание-то неполное, следовательно часть топлива работает подобно тому, как у изобретателя здесь вода -- отбирает тепло у прореагировавшей части газов.

Скорость молекул при равной энергии зависит от молекулярной массы. Чем меньше молекулярная масса тем больше скорость. Поэтому молекулярная масса продуктов сгорания должна быть как можно меньше. Поэтому выгодно оставить в продуктах сгорания несгоревший водород а углерод окислять не до СО2 а только до СО. Какую часть горючего окислять а какую нет - это вопрос оптимизации и определяется расчётным путём.

[Зловредный]

Дем пишет:

Bell пишет:
Ну и нахрена нам морочить себе голову с этой водой, если ТАКУЮ ЖЕ массу водорода/кислорода мы можем сжечь и выбросить с ВТРОЕ большей скоростью?

Вопрос на засыпку - от чего мы получим большее приращение скорости - от втрое большей скорости или от всемеро большей выброшенной массы?

Белл имеет в виду заменить воду топливом той же массы. Тогда общая выброшенная масса будет такой же, как при добавлении воды, но вот скорость истечения -- втрое больше.

[Зловредный]

Старый пишет:
Скорость молекул при равной энергии зависит от молекулярной массы. Чем меньше молекулярная масса тем больше скорость. Поэтому молекулярная масса продуктов сгорания должна быть как можно меньше. Поэтому выгодно оставить в продуктах сгорания несгоревший водород а углерод окислять не до СО2 а только до СО. Какую часть горючего окислять а какую нет - это вопрос оптимизации и определяется расчётным путём.

Спасибо. Тогда получается, для пары кислород/водород добавление воды удельный импульс не поднимет. А вот для пары кислород/углеводороды - может чуть помочь?

[Bell]

Дем пишет:

Bell пишет:
Ну и нахрена нам морочить себе голову с этой водой, если ТАКУЮ ЖЕ массу водорода/кислорода мы можем сжечь и выбросить с ВТРОЕ большей скоростью?

Вопрос на засыпку - от чего мы получим большее приращение скорости - от втрое большей скорости или от всемеро большей выброшенной массы?

А вот где мы эту массу возьмем?

[Bell]

Зловредный пишет:

Старый пишет:
Скорость молекул при равной энергии зависит от молекулярной массы. Чем меньше молекулярная масса тем больше скорость. Поэтому молекулярная масса продуктов сгорания должна быть как можно меньше. Поэтому выгодно оставить в продуктах сгорания несгоревший водород а углерод окислять не до СО2 а только до СО. Какую часть горючего окислять а какую нет - это вопрос оптимизации и определяется расчётным путём.

Спасибо. Тогда получается, для пары кислород/водород добавление воды удельный импульс не поднимет. А вот для пары кислород/углеводороды - может чуть помочь?

Все равно удельный импульс будет меньше.

[Старый]

Зловредный пишет: А вот для пары кислород/углеводороды - может чуть помочь?

Не поможет. Энергии то она не добавляет. Только забирает на фазовый переход.

[Зловредный]

Угу. Тогда где такое может оказаться полезным? Там, где важнее тяга, а не удельный импульс? На первой ступени супертяжа? Поставить туда двигатели на водороде. Добавлением воды просадить импульс до керосинового. Баки будут меньше, криогенного топлива меньше с собой тащить... Где опять подвох?

[Старый]

Зловредный пишет:
Угу. Тогда где такое может оказаться полезным? 

Реально - нигде. 

Там, где важнее тяга, а не удельный импульс? На первой ступени супертяжа? Поставить туда двигатели на водороде. Добавлением воды просадить импульс до керосинового. Баки будут меньше, криогенного топлива меньше с собой тащить... Где опять подвох?

Подвох? Вода то зачем? Хотите меньше баки - делайте меньше. Но вода то зачем? Чтоб было ещё хуже? Уменьшить запас топлива да ещё и догрузить водяным балластом? 

Реально вода находит применение там где критически важно понизить температуру, например в турбинах ЖРД открытой схемы. 
Единственный раз это было использовано на Арианах-1/4 в двигателях Викинг. Вода добавлялась в газогенераторы для снижения температуры газов поступающих на турбину. Во всех остальных двигателях для этого использовалось горючее. Вода - лучший охладитель, поэтому масса воды потребуется меньше чем масса горючего. Опять же турбинный газ не будет догорать после выхлопа. 

[Сергио]

Старый пишет:
Скорость молекул при равной энергии зависит от молекулярной массы. Чем меньше молекулярная масса тем больше скорость. Поэтому молекулярная масса продуктов сгорания должна быть как можно меньше. ...

переходим только на кислород+водород. ндмг и керосин на свалку.

[Bell]

Короче, суть в чем.
Энергия, выделяющаяся при сгорании топлива уже давно и успешно используется на нагрев ИЗБЫТКА горючего и продуктов его разложения. Стехиометрическое отношение кислорода и водорода  - 8, а на практике Кm = 6. Т.е. мы имеем на выходе из КС смесь горячего пара и водорода (в первом приближенее, реально - дикую смесь молекул, атомов, радикалов). Похожая ситуация и с керосином - он тоже идет в избытке.
Так что про сабж прекрасно известно и давно применяется. А аффтор занимается изобретением велосипеда, но с квадратными колесами.

При этом он не понимает разницы между ракетой, у которой всё топливо изначально запасено в баках и аппаратами, которые берут часть рабочего тела из окружающей среды.

[Старый]

Сергио пишет:

Старый пишет:
Скорость молекул при равной энергии зависит от молекулярной массы. Чем меньше молекулярная масса тем больше скорость. Поэтому молекулярная масса продуктов сгорания должна быть как можно меньше. ...

переходим только на кислород+водород. ндмг и керосин на свалку.

Слишком низкая плотность и сложность в эксплуатации. Однако тенденция наблюдается.

[Зловредный]

Старый пишет:

Зловредный пишет:
Угу. Тогда где такое может оказаться полезным?

Реально - нигде.

Вот был уверен в получении от Вас такого ответа

Старый пишет:
Подвох? Вода то зачем? Хотите меньше баки - делайте меньше. Но вода то зачем? Чтоб было ещё хуже? Уменьшить запас топлива да ещё и догрузить водяным балластом?

В качестве рабочего тела. Плотного, компактного. И не криогенного.

[Старый]

Зловредный пишет:

Старый пишет:
Подвох? Вода то зачем? Хотите меньше баки - делайте меньше. Но вода то зачем? Чтоб было ещё хуже? Уменьшить запас топлива да ещё и догрузить водяным балластом?

В качестве рабочего тела. Плотного, компактного. И не криогенного.

Так рабочим телом служит кислород и водород. Вода служит балластом.

[Bell]

Зловредный пишет:
 В качестве рабочего тела. Плотного, компактного. И не криогенного.

Это тело с МИНУСОВОЙ запасенной внутренней энергией.

[Сергио]

Старый пишет:

Сергио пишет:

Старый пишет:
Скорость молекул при равной энергии зависит от молекулярной массы. Чем меньше молекулярная масса тем больше скорость. Поэтому молекулярная масса продуктов сгорания должна быть как можно меньше. ...

переходим только на кислород+водород. ндмг и керосин на свалку.

Слишком низкая плотность и сложность в эксплуатации. Однако тенденция наблюдается.

по сложности в жксплуатации - понятно, производство водорода и теплоизоляция ракеты.

а по низкой плотности получается противоречие: молекулярная масса долдна быть меньше, стремимся к кислород+водороду, когда их имеем - мало. 1) я не понимаю почему! 2) даже при том что не понимаю - давайте увеличим и впрыснем что нибудь потяжелее. или в камеру сгорания или после критического сечения как на титане 3 ц!

[Сергио]

впрыснем литий, фтор, уран в порошке.

[Bell]

Сергио пишет:
а по низкой плотности получается противоречие: молекулярная масса долдна быть меньше, стремимся к кислород+водороду, когда их имеем - мало. 1) я не понимаю почему!

Все просто - 1 кг газа с меньшей молекулярной массой (М) займет больший объем и совершит бОльшую работу, чем такое же количество газа с большей М.

[Старый]

Сергио пишет:
впрыснем литий, фтор, уран в порошке.

Они не газообразны. Поэтому не смогут разогнаться в сопле.

[Старый]

Сергио пишет: даже при том что не понимаю - давайте увеличим и впрыснем что нибудь потяжелее. или в камеру сгорания или после критического сечения как на титане 3 ц!

В "Титане-3Ц" впрыск после критического сечения - вынужденная мера и снижает УИ.