От 7-40
К Pokrovsky~stanislav
Дата 09.10.2007 21:56:53
Рубрики Крах СССР; Манипуляция;

С Авиабазы - 4

Nikomo, Сегодня 20:25:41 #1615

Nikomo
Форум С.Кара-Мурзы : Статья
Pokrovsky~stanislav> Теплота сгорания углеводородного топлива около 30000 Дж/г http://vif2ne.ru/nvz/forum/0/co/229764.htm

Это слишком большое число для двигателя керосин+кислород.
Теплотворная способность для топлива керосин+кислород 2200 ккал/кг = 9211 Дж/г
Теплотворная способность для топлива водород+кислород 3120 ккал/кг = 13063 Дж/г
Если взять такую теплотворную способность - 30000 Дж/г и кпд=0,6 для двигателя, тогда удельный импульс будет 465 сек (!), что больше, чем у водородно-кислородной смеси.
(а без учета кпд это будет аж 600 сек!)
Удельный импульс рассчитывают по формуле:
Pуд=корень(2*Hu/(g*A)), где Hu - теплота сгорания топлива, A = 1/59 Дж/г*м.
У авиационных двигателей, конечно, импульс намного больше, потому что они берут кислород из окружающего воздуха и с собой его не возят.

Pokrovsky~stanislav> Если, например, внутренняя стенка камеры сгорания передает тепло на внешнюю через металл при градиенте 10 градусов на мм, то для Ф-1 теплопроводность может передать удельный поток на порядок более высокий - только при градиенте 100 град/мм

как пример:
для материала стенки - нерж.сталь разница температур Тк - Тгс (на внутренней стенке, со стороны КС) составляет 2000° и более, перепад температур по толщине стенки КС - 300-600° и более, при этом стенка не нагревается более чем на 800°С, теплопроводность нержавейки 23 Вт/м.
Самый теплонапряженный участок в двигателе - это не КС, а критическое сечение.
При этом диаметр критического сечения - самый маленький во всем двигателе, а тепловой поток - самый большой (и это при том, что лучистый поток составляет ~10% от того, что в КС).
Так для двигателя, который взят для примера, удельный тепловой поток на участке КС - 3-4 Вт/м2, а на участке критического сечения - 6-7 Вт/м2.
(Температура в КС=2853°K, расход охладителя=2,7 кг/с,охладитель-керосин)

Pokrovsky~stanislav> Я изначально поставил вопрос несколько иначе. Двигатель только включается. Он еще только прогревает стенки. Керосин в трубках еще не почувствовал потоков.А температурные напряжения между лицевой стенкой и слоями, до которых тепловой поток еще не дошел, - перекрывают предел прочности тех никелевых сплавов

Вот если включить так двигатель, то он точно разлетится на куски.
При запуске ЖРД организуется плавное нарастание давления в ГГ и КС, расход постпенно увеличивается, тяга возрастает.
Если этого не делать, может возникнуть заброс давления.
Такой запуск осуществляется путем создания избыточной мощности на турбине за счет расходов компонентов топлива, реализующихся под действием перепада давления от баков до ГГ и КС.
Обеспечение плавного нарастания давления в ГГ и КС достигается соотвествующим выбором характеристик зажигания и дозирования компонентов топлива на пусковых режимах.
На начальном участке запуска двигателя, при низком давлении в ГГ турбина ТНА способна выдержать кратковременные температурные всплески до 1000°С и более. Это связано с тем, что в этот период запуска турбина еще не прогрета и плотность температурных потоков низкая.
Изменение температуры газов обеспечивается изменением соотношения компонентов топлива путем дозирования расходов окислителя и горючего.
Это дозирование осуществляется различными способами: программной перенастройкой регулирующих органов; вдувом газа в жидкостные магистрали, применением специальных емкостей, отбирающих или подающих дополнительно по определенному закону часть расхода компонента топлива и др.
В частности, у F-1, на старте изменялось соотношение компонентов в сторону увеличенного соотношения керосина к кислороду.
Затем эта смесь поджигалась, и по мере раскрутки ТНА, расход увеличивался, а соотношение компонентов менялось.
Так что температура не поднималась резким скачком, да даже на то, чтобы такую массу (вес около 5 тонн - только КС и сопло) прогреть, необходимо некоторое время.
Продолжительность запуска F-1 составляла около 6 секунд.
От Pokrovsky~stanislav
К 7-40 (09.10.2007 21:56:53)
Дата 09.10.2007 23:12:10

Re: С Авиабазы...

>Так что температура не поднималась резким скачком, да даже на то, чтобы такую массу (вес около 5 тонн - только КС и сопло) прогреть, необходимо некоторое время.
>Продолжительность запуска F-1 составляла около 6 секунд.

Температуропроводность никелевого сплава около 3х10^-6 (СИ).
Т.е. за 6 секунд характерная глубина проникновения температурного возмущения с поверхности составляет 4 мм.

А через 6 секунд движок уже греет обращенную к пламени поверхность - по полной программе.
От А.Б.
К 7-40 (09.10.2007 21:56:53)
Дата 09.10.2007 22:14:11

Re: Попеняю еще разок...

> Nikomo, Сегодня 20:25:41 #1615

>Nikomo
>Форум С.Кара-Мурзы : Статья
>Pokrovsky~stanislav> Теплота сгорания углеводородного топлива около 30000 Дж/г http://vif2ne.ru/nvz/forum/0/co/229764.htm
>... и кпд=0,6 для двигателя...

Что я вижу??!! Запретные слова-термины для ЖРД - вы ж 7-40 на этом крепко стояли и еще недавно всех нас убеждали - "не могет быть смысла в таком словосочетании" - и - вдруг - вам эти термины (вновь оказавшиеся рязом) - глаз не резанули! Странно... :)

>Так для двигателя, который взят для примера, удельный тепловой поток на участке КС - 3-4 Вт/м2, а на участке критического сечения - 6-7 Вт/м2.

Снова странно - всего-то 4 Ватта на целый квадратный метр??!! Так мало??!!

От 7-40
К А.Б. (09.10.2007 22:14:11)
Дата 09.10.2007 22:38:42

Re: Попеняю еще

>> Nikomo, Сегодня 20:25:41 #1615
>
>>Nikomo
>>Форум С.Кара-Мурзы : Статья
>>Pokrovsky~stanislav> Теплота сгорания углеводородного топлива около 30000 Дж/г http://vif2ne.ru/nvz/forum/0/co/229764.htm
>>... и кпд=0,6 для двигателя...
>
>Что я вижу??!! Запретные слова-термины для ЖРД - вы ж 7-40 на этом крепко стояли и еще недавно всех нас убеждали - "не могет быть смысла в таком словосочетании" - и - вдруг - вам эти термины (вновь оказавшиеся рязом) - глаз не резанули! Странно... :)

И мне. Я не знаю, что Никомо называет КПД двигателя, может, какой-то особый параметр так называется. :) По сути же, конечно, Покровский с теплотой сгорания действительно опростоволосился в несколько раз. Теплота сгорания керосина - ок. 40 МДж/кг, но это в расчёте на чистый керосин, при подаче окислителя извне (из воздуха, например). В ЖРД к каждому кг керосина доливают ~2,7 кг кислорода, поэтому теплота сгорания будет ок. 40/(1+2,7)~=11 МДж/кг. В ЖРД из-за неполного сгорания ещё чуть меньше: Никомо сказал, 9,2 - видать, столько и есть, на астронавтикс.ком не смотрю.

Можно и через УИ определить. УИ керосинки типа Ф-1 - 300 с, значит, скорость истечения ок. 3000 м/с, значит, на каждый кг приходится 3000*3000/2=4,5 МДж. Примерно половина той энергии, что реально выделяется. Вот, наверное, этот параметр и назван "кпд" - отношение энергии вылетающих газов к выделившейся энергии. Но это, конечно, не тот КПД, как он понимается в обычном смысле.

>>Так для двигателя, который взят для примера, удельный тепловой поток на участке КС - 3-4 Вт/м2, а на участке критического сечения - 6-7 Вт/м2.
>Снова странно - всего-то 4 Ватта на целый квадратный метр??!! Так мало??!!

Опечатка?