Охлаждение камеры сгорания

Старый>> Я так понял что ты слил и не в силах что-либо ответить перешёл на личности?
Naib> Это просто констатация факта.

Нет, родной, соскакивание с темы и переход на личности это слив.

Naib> Ты не понимаешь ВСЕХ функций, которые выполняет регенеративное охлаждение.

Конечно я не понимаю. Но ты ведь мне легко объяснишь? Опять нет?

Старый>> Кстати, "снимать мегаватты" это что, особенно применительно к завесному охлаждению?
Naib> Старый, выучи наконец механизмы теплопередачи.

Ты произнёс слова "снимать мегаватты". Что это такое? Опять ответа нет?

Naib> Завесная или точнее плёночная защита полностью снимает передачу теплопроводностью и конвективными потоками.

Снимает передачу или снимает мегаватты?

Naib> Ты хоть в курсе химии процессов, которые скрываются за словами "смолование" и "коксование"?

Не, не в курсе. Но ты мне расскажешь? Опять нет?

Naib> Пиролиз в газогенераторе - это пять. То есть ТНА теперь работает на сладком газе от углеводородного топлива. Мощ-щно.

Ээээ... Чувствую ты с чемто не согласен. А на чём работают ТНА ну допустим у двигателей Мерлин по твоей версии?

Naib> Это резкое снижение мощности ТНА и газогенератора, так как остаётся только прямой короткий тракт от бака в КС.

Так, понятно. "Резкое" это на сколько? Какую часть мощности ТНА сжирает прокачка топлива через тракт охлаждения?

Naib> Это снижение запаса перекиси для их работы (для открытых схем).

Какой перекиси? Ты решил модернизировать движки Союза, чтоль? И сколько перекиси сэкономится?
Стоп. На чём по твоему мнению работают ГГ керосиновых двигателей открытой схемы? Допустим Мерлин на Флаконе или 11Д55 на Союзе?

Naib> Это рост общей надёжности конструкции.

За счёт введения дополнительных узлов и компонентов?

Naib> Если при этом не потеряется УИ, а такое тоже возможно, то это рост ПН ракеты.

За счёт чего рост ПН?

Naib> Вода была дана для примера, но сыграла роль ловушки для дураков.

Ты в неё всётаки вляпался и был пойман на подмене "здесь играем а здесь не играем"? Хорошо, не вода, другое горючее. Какова у него теплоёмкость?

Naib> Это один из лучших хладагентов на фазовых переходах. Но он изрядно уступает химическим поглотителям.

Ты планировал фазовый переход в каналах регенеративного охлаждения?

Не юродствуй. Ты не понимаешь химии и физики процессов, плохо считаешь. И при этом пытаешься подловить меня в этих областях. Это забавно, но не смешно.

Naib>> Ты хоть в курсе химии процессов, которые скрываются за словами "смолование" и "коксование"?
Старый> Не, не в курсе. Но ты мне расскажешь? Опять нет?

Ты не знаешь химии и уже проявил крайне низкую обучаемость и способность воспринимать информацию. Я не вижу смысла рассказывать тебе о термических превращениях органических веществ.

Naib>> Пиролиз в газогенераторе - это пять. То есть ТНА теперь работает на сладком газе от углеводородного топлива. Мощ-щно.
Старый> Ээээ... Чувствую ты с чемто не согласен. А на чём работают ТНА ну допустим у двигателей Мерлин по твоей версии?

Ну, напиши реакции пиролиза в их ГГ. С продуктами. Можно без коэффициентов.

Naib>> Вода была дана для примера, но сыграла роль ловушки для дураков.
Старый> Ты в неё всётаки вляпался и был пойман на подмене "здесь играем а здесь не играем"? Хорошо, не вода, другое горючее. Какова у него теплоёмкость?

Думаю, до 7-8 МДж/кг получить можно.

Naib>> Это один из лучших хладагентов на фазовых переходах. Но он изрядно уступает химическим поглотителям.
Старый> Ты планировал фазовый переход в каналах регенеративного охлаждения?

Нет. В плёночной защите стенки КС.

Naib> Расход топлива для 200 тонн тяги - примерно 170 кг/сек. Теплоёмкость керосина - около 2000 Дж/кг градус. Поток тепла - 36 МДж/сек.

Интересно, откуда получилось 36? Ведь перепад температур керосина в этот момент рассчета неизвестен. Сгорание килограмма керосина выделяет 45 МДж, при 170 кг/сек получается 7650 МДж/сек. Вот верхний предел. Понятно, что большая часть этого тепла вылетает в сопло с выхлопом, но вопрос всё-таки остаётся.

Naib> Расчёт показывает нагрев примерно на 103 градуса. Тут даже до кипения ещё неблизко, куда уж до пиролиза.

Это случаем не рассчёт на базе зацикленного посыла?

Naib> Каждый килограмм керосина снимает 200 кДж тепла. А каждый килограмм воды - до 4-5 МДж. Разница заметна?

Ну это-то понятно. Непонятно, как получился тепловой поток на стенки двигателя, а вместе с ним требуемая масса отдельного хладагента.

Naib>> Расход топлива для 200 тонн тяги - примерно 170 кг/сек. Теплоёмкость керосина - около 2000 Дж/кг градус. Поток тепла - 36 МДж/сек.
zaitcev> Интересно, откуда получилось 36?

Ну, циферки похожие на правду, может быть, даже экспериментально снятые.

zaitcev> Ведь перепад температур керосина в этот момент рассчета неизвестен. Сгорание килограмма керосина выделяет 45 МДж, при 170 кг/сек получается 7650 МДж/сек. Вот верхний предел.

полпроцента в стенку - это очень похоже на правду для 200-тонника на кислороде и керосине. Когда мы считали наш однотонник, у нас было 2,5% в стенку. Относительный тепловой поток пропорционален давлению в степени 0,4 и обратно пропорционален корню кубическому из тяги.

Naib>> Расчёт показывает нагрев примерно на 103 градуса. Тут даже до кипения ещё неблизко, куда уж до пиролиза.

Тем не менее, факт остаётся фактом - керосин в охлаждающих каналах полимеризуется, осмоляется, коксуется и т.д. Всё дело в том, что это - среднемассовый подогрев, а он получается, если только всё тщательно перемешать, а в охлаждающих каналах такого не происходит. А погранслой у стенки сильно горячее, чем среднемассовая температура, и именно он и определяет работоспособность двигателя.

Naib>> Каждый килограмм керосина снимает 200 кДж тепла. А каждый килограмм воды - до 4-5 МДж. Разница заметна?
zaitcev> Ну это-то понятно. Непонятно, как получился тепловой поток на стенки двигателя, а вместе с ним требуемая масса отдельного хладагента.
Там проблема не в этом, а в том, что снятую энергию желательно вернуть в термодинамический цикл, а при завесном охлаждении этого не происходит, и УИ страдает очень сильно.
Условно говоря, если бы сработанный на турбине парогаз в РД-107 можно было бы запихать каким-то образом в камеру сгорания, УИ поднялся бы на 4-5 единиц.
Вот взять РД-119 и РД-58М. Это двигатели одинакового, в общем, назначения и одинаковой размерности. Один использует НДМГ, но открытую схему, а другой - керосин, но замкнутую. И, в итоге, РД-58М имеет лучший удельный импульс при практически таком же давлении в камере.

zaitcev> Интересно, откуда получилось 36? Ведь перепад температур керосина в этот момент рассчета неизвестен. Сгорание килограмма керосина выделяет 45 МДж, при 170 кг/сек получается 7650 МДж/сек. Вот верхний предел. Понятно, что большая часть этого тепла вылетает в сопло с выхлопом, но вопрос всё-таки остаётся.

Ну, по справочникам теплота сгорания 42,6 МДж. У плотных фракций типа цис-декалина - где-то 43,2. Синтин ещё больше, но это уже не керосин. Плюс у меня всегда возникает вопрос про учёт конденсации воды в этой цифре. Пересчитать для проверки несложно, но всё как-то руки не доходят. Теплота сгорания в КС меньше, так как окислителя недостаток. 36 я взял из старого топика. По большому счёту это пока не столь уж важно, если величины отличаются не в разы.

Naib>> Расчёт показывает нагрев примерно на 103 градуса. Тут даже до кипения ещё неблизко, куда уж до пиролиза.
zaitcev> Это случаем не рассчёт на базе зацикленного посыла?

Не понял про посыл. Простой расчёт по теплоёмкости.

Naib> Не юродствуй. Ты не понимаешь химии и физики процессов, плохо считаешь.

Но ты то всё понимаешь и хорошо считаешь. И счас всё объяснишь. Не одному мне - всему миру. Опять нет?

Старый>> Ты в неё всётаки вляпался и был пойман на подмене "здесь играем а здесь не играем"? Хорошо, не вода, другое горючее. Какова у него теплоёмкость?
Naib> Думаю, до 7-8 МДж/кг получить можно.

А если не "думать" а найти достоверные цифры?

Naib> Нет. В плёночной защите стенки КС.

А! Уже плёночная?
Тогда опять внятно изложи что ты предлагаешь.

Б.г.> Тем не менее, факт остаётся фактом - керосин в охлаждающих каналах полимеризуется, осмоляется, коксуется и т.д. Всё дело в том, что это - среднемассовый подогрев, а он получается, если только всё тщательно перемешать, а в охлаждающих каналах такого не происходит. А погранслой у стенки сильно горячее, чем среднемассовая температура, и именно он и определяет работоспособность двигателя.

Это похоже на флэш-пиролиз. Подвод тепла резкий и намного превышает возможности его отведения. В итоге даже при большом избытке хладагента имеет место локальный перегрев. Течение в каналах явно турбулентное, так что перемешивание есть. Но его всё равно не хватает из-за пресловутого пограничного слоя, который в перемешивании не участвует.

Что с этим делать? Нужно чтобы поверхность теплообмена не содержала даже следов d-металлов. А также кислотных центров на оксидных плёнках. ВОПГ их не покрывают? Вроде подходящий материал.

Б.г.> Там проблема не в этом, а в том, что снятую энергию желательно вернуть в термодинамический цикл, а при завесном охлаждении этого не происходит, и УИ страдает очень сильно.

А если организовать завесу в зоне горения (верхний отдел КС), а зону "догорания" охлаждать через теплопроводность?

Naib> Это похоже на флэш-пиролиз.

Не похоже это на флэш-пиролиз.

Naib> Подвод тепла резкий и намного превышает возможности его отведения.

Подвод тепла стационарный, и отводимое тепло в точности равно подводимому. Температура стенки во всех участках устанавливается в первые секунды после запуска двигателя на главную ступень.

Naib> Течение в каналах явно турбулентное, так что перемешивание есть.

Течение в каналах почти всегда ламинарное. Даже, когда ставят турбулизаторы, стараются ими не злоупотреблять, потому что гидравлическое сопротивление рубашки охлаждения надо удерживать на возможном минимуме.

Б.г.>> Там проблема не в этом, а в том, что снятую энергию желательно вернуть в термодинамический цикл, а при завесном охлаждении этого не происходит, и УИ страдает очень сильно.
Naib> А если организовать завесу в зоне горения (верхний отдел КС), а зону "догорания" охлаждать через теплопроводность?

А максимум теплопритока в стенку приходится на начало сужения сопла. Или середину сужения. "Догорания", как же! Там величина теплопритока очень слабо связана со скоростью химических реакций. А связана она с температурой (уже достигнутой), плотностью и скоростью газа вдоль стенки. Скорость растёт - плотность падает. Где-то по дороге есть экстремум.

Во всех современных двигателях ПРИХОДИТСЯ применять плёночное охлаждение, но его стараются свести к минимуму, потому что это потери УИ. Использовать только регенеративное удаётся очень редко, в водородниках чаще, в керосинках реже, основная причина этого - опережающий рост гидравлического сопротивления рубашки охлаждения. Именно поэтому при давлении в камере свыше 270 оптимальной по УИ становится схема "газ-газ" - чтобы было больше рабочего тела для привода ТНА.

Naib> Это похоже на флэш-пиролиз. Подвод тепла резкий

Гениально! Слушай, ты такой начитанный и умный. Скажи: ты это прочитал где или сам додумался?

Старый> Ты планировал фазовый переход в каналах регенеративного охлаждения?

ЕМНИС таки бывает.

Старый>> Ты планировал фазовый переход в каналах регенеративного охлаждения?
Fakir> ЕМНИС таки бывает.

Бывает. В качестве аварийного режима...

Старый>> Ты планировал фазовый переход в каналах регенеративного охлаждения?
Fakir> ЕМНИС таки бывает.
Только через сверхкритическое состояние. Иначе - закупорка каналов из-за роста гидравлического сопротивление, резкий рост неравномерности поля температур и прогар, или, как любит писать Элон Маск, RUD.

Старый>>> Ты планировал фазовый переход в каналах регенеративного охлаждения?
Fakir>> ЕМНИС таки бывает.
Б.г.> Только через сверхкритическое состояние.

Не уверен, что такие режимы используются/использовались в лётных двигателях или хотя бы в стендовых образцах, но по крайней мере где-то в литературе попадались упоминания именно о режимах с кипением в трактах охлаждения движков с криогенными компонентами, когда охлаждение именно криогенным компонентом осуществляется (водородом или метаном).

Вероятно, если режим проектный, проблем с закупоркой каналов не будет.

Старый>>> Ты планировал фазовый переход в каналах регенеративного охлаждения?
Fakir>> ЕМНИС таки бывает.
Старый> Бывает. В качестве аварийного режима...

У водородников, где водород жидкий и водород газообразный почти не отличаются по свойствам , у того же RL-10 - это нормальный стационарный режим Можно вообразить такой движек и на метане...но надА считать

Старый>>>> Ты планировал фазовый переход в каналах регенеративного охлаждения?
Fakir> Fakir>> ЕМНИС таки бывает.
Б.г.>> Только через сверхкритическое состояние.
Fakir> Не уверен, что такие режимы используются/использовались в лётных двигателях

RL-10 же!

Fakir> или хотя бы в стендовых образцах, но по крайней мере где-то в литературе попадались упоминания именно о режимах с кипением в трактах охлаждения движков с криогенными компонентами,

Как раз, именно водород переходит из жидкого в сверхкритическое состояние, минуя стадию кипения. У него, в отличие от воды, это легко достигается - критическая точка 33 кельвина, критическое давление 12,8 атмосферы.

Fakir> когда охлаждение именно криогенным компонентом осуществляется (водородом или метаном).

Про метан найти труднее, но, думаю, в двигателях с ТНА тоже используется через суперкритический - для метана 191 кельвин и 47,2 атмосферы.

Fakir> Вероятно, если режим проектный, проблем с закупоркой каналов не будет.

Насколько я знаю, "подкипание" не считается вредным режимом, если диаметр пузырьков меньше характерного размера канала в 10 раз, а площадь пузырька, соответственно, порядка 1% площади канала, тогда они работают турбулизаторами, и, в общем, мало увеличивая гидравлическое сопротивление, довольно заметно увеличивают теплосъём, а из-под пузырьков тепло "забирается" теплопроводностью металла. Filas как-то раз сказал, что потеря 1 канала не приводит к выходу из строя РД-108, но, в более теплонапряжённых движках обычно прогар неминуем.

Wyvern-2> У водородников, где водород жидкий и водород газообразный почти не отличаются по свойствам , у того же RL-10 - это нормальный стационарный режим
Суть именно в том, что в сверхкритическом состоянии нет границы между жидкой и газообразной фазой, и у водорода это достигается не легко, а очень легко.

Fakir>> или хотя бы в стендовых образцах, но по крайней мере где-то в литературе попадались упоминания именно о режимах с кипением в трактах охлаждения движков с криогенными компонентами,
Б.г.> Как раз, именно водород переходит из жидкого в сверхкритическое состояние, минуя стадию кипения. У него, в отличие от воды, это легко достигается

Я же говорю: встречал упоминания именно о режимах с кипением. Не конкретно для водорода, говорилось о криогенных вообще.
Несколько сомневаюсь, что так стали бы называть режим с переходом через сверхкритику.

Б.г.> Насколько я знаю, "подкипание" не считается вредным режимом, если диаметр пузырьков меньше характерного размера канала в 10 раз, а площадь пузырька, соответственно, порядка 1% площади канала,

Ну это по идее не очень сложно реализуется при достаточно высоком давлении охладителя.
Фиг знает, может быть, конечно, именно "подкипание" имели в виду, говоря о режиме с кипением... Хотя с другой стороны пока не вижу, что могло бы сделать режим с "полным выкипанием" совершенно невозможным.

Старый>> Бывает. В качестве аварийного режима...
Wyvern-2> У водородников, где водород жидкий и водород газообразный почти не отличаются по свойствам , у того же RL-10 - это нормальный стационарный режим Можно вообразить такой движек и на метане...но надА считать

Там сверхкритическиий водород. При сверхкритическом давлении нет фазового перехода.

Б.г.> RL-10 же!

Там сверхкритический водород. При сверхкритическом давлении нет фазового перехода.

Б.г.>> RL-10 же!
Старый> Там сверхкритический водород. При сверхкритическом давлении нет фазового перехода.

Фазовый переход всё же есть - теплота испарения поглощается. Нет границы раздела сред.
Я думал, что Факир пишет про неприменение сверхкритического перехода в лётных двигателях.

Б.г.>>> RL-10 же!
Старый>> Там сверхкритический водород. При сверхкритическом давлении нет фазового перехода.
Б.г.> Фазовый переход всё же есть - теплота испарения поглощается. Нет границы раздела сред.

Теплота поглощается постепенно а не переходом.

Б.г.>>>> RL-10 же!
Старый> Старый>> Там сверхкритический водород. При сверхкритическом давлении нет фазового перехода.

Есть. Это называется фазовый переход второго рода.