От Pokrovsky~stanislav
К Karev1
Дата 28.11.2009 15:40:25
Рубрики Прочее; Россия-СССР; История; Война и мир;

Для Карева

Заочный диалог между Никомо и Покровским, о котором говорит 7-40, происходил на форуме supernovum.ru

7-40 по обыкновению врет, не краснея, говоря о пострадавшем якобы Покровском. Диалог завершился, когда ахинея, которую начал нести Никомо через передачу руками 7-40 стала настолько очевидной, что читатели форума стали прямо говорить о бездарности аргументации Никомо.

По итогам той дискуссии я сделал сообщение на форуме Кара-Мурзы о найденном дополнительном физическом процессе, усложнявшем работу над двигателем.
А именно:явление сверхстехиометрического тепловыделения при окислении богатых углеводородных топлив.

Богатые топлива - это топлива, количество которых больше, чем может быть полностью окислено поступающим кислородом.
Суть сверхстехиометрического тепловыделения заключается в том, что углеводородная молекула перед сгоранием разлагается на углеродные и водородные атомы, и атомы водорода, имеющие высокую скорость и малое сечение соударений - быстро диффундируют из зоны горения. Кислород преимущественно окисляет углеродные атомы. Тепловой эффект окисления углерода в расчете на единицу массы израсходованного кислорода - выше, чем тепловой эффект окисления углерода и водорода молекулы топлива совместно.
Превышение температуры сгорания углеводородов в таких условиях над расчетной температурой достигает 15%. Причем рост сверхстехиометрического тепловыделения происходит по мере нарастания избыточности топлива.

Причем эффект сверхстехиометрического тепловыделения впервые был обозначен наукой тогда, когда двигатели Ф-1 были уже сделаны. Изучается этот эффект не слишком активно, зато по сей день. Основные работы в этом направлении наши, советские и российские.

Таким образом, попытки уменьшить температуру пристеночного слоя газа с помощью избытка керосина - в сравнении со средним избытком по камере сгорания, если и предпринимались, то приводили к возникновению в пристеночном слое углекислого и угарного газов с температурой до 15% выше расчетной. И к соответствующему росту тепловой нагрузки на стенку камеры сгорания. Причем уже не лучистого теплообмена, что защитники считают маловажной частью теплового потока на стенку, а непосредственной теплопередачи от молекул пристеночного слоя.

Вторым заявлением защиты было то, что для охлаждения стенки использовалось не все топливо, а только 70% от того, что поступало в камеру сгорания.
Дескать, если бы было нужно, пустили бы на охлаждение больше.

Этот аргумент также был бит. Воспроизводить сейчас по все выполненные оценки я физически не могу. Это не на один час работы. Указать адрес дискуссии на Суперновой мне тоже сейчас сложно. У хостера сайта в последнее время участились глюки со связью. Конкретно сейчас я просто не могу на форум войти.

Но смысл сводится к следующему.
Если пропускать больше керосина по тем же трубкам, то требуется резкое увеличение давления на входе. Перепад давлений на преодоление гидравлического сопротивления трубок пропорционален квадрату скорости потока. А этот перепад и без того серьезный. Причем он является важным фактором выбора толщины стенки трубки. Возрастание давления на входе в охлаждающий тракт требует увеличения толщины стенки трубки - и автоматически для пропускания того же теплового потока через стенку приходится повышать перепад температур между внешней и внутренней поверхностями трубки. То, что нам надо снизить - температуру огненной стенки,- приходится увеличивать.

Возможен и другой вариант - пропускать больше топлива через большее сечение трубки. Но периметр охлаждаемой стенки на критическом сечении и так не достаточен для укладки всех трубок с круглой формой. Их приходится несколько сплющивать. Т.е. рост сечения возможен только за счет вытягивания трубок в перпендикулярном стенке КС направлении.
Для этого случая на упрощенном примере прямоугольных трубок я показал, что улучшения теплосъема не происходит. Просто применив обычные теплогидравлические расчеты.

Таким образом, был сделан вывод, что американские конструкторы оказались в условиях невозможности дальнейшего снижения температуры огненной стенки за счет регенеративного охлаждения потоком керосина. 70% расхода топлива на охлаждение - это было пределом для РАСЧЕТНОГО двигателя.

А теперь ДОПОЛНИТЕЛЬНО напомню свою догадку о замене трубок из инконеля на никелированные трубки из некапризной жаропрочной стали, имеющей, однако, предельную температуру жаропрочности на 15% ниже. Для этого потребовалось снизить температуру в КС, соответственно снизить полный поток топлива в КС.
Из выполненных мной оценок я получил стартовую массу ракеты, измеренную мной скорость в точке отделения первой ступени и даже массу Скайлэба(47-48 тонн после отбрасывания 10-11-тонного обтекателя вместо 71.5 тонны), соответствующую недоразумению с баллистическими коэффициентами(140 вместо 207).

Так вот, пропускать больше топлива через систему регенеративного охлаждения было в этом случае невозможно. Через систему охлаждения и так проходило практически все топливо, которое попадало в КС. Это еще один секрет 70%. И это еще одно попадание в "яблочко".

Даже если прочностные характеристики трубок допускали возрастание потока керосина за счет повышения входного давления, этого "лишнего" керосина просто уже не было. Он весь(или почти весь) шел на охлаждение.

От 7-40
К Pokrovsky~stanislav (28.11.2009 15:40:25)
Дата 29.11.2009 23:52:27

Re: Для Карева

>Заочный диалог между Никомо и Покровским, о котором говорит 7-40, происходил на форуме supernovum.ru
>7-40 по обыкновению врет, не краснея, говоря о пострадавшем якобы Покровском. Диалог завершился, когда ахинея, которую начал нести Никомо через передачу руками 7-40 стала настолько очевидной, что читатели форума стали прямо говорить о бездарности аргументации Никомо.

Я просто дам ссылку на начало диалога: http://balancer.ru/2008/09/08/post-1664567.html и дальше (то же есть и на supernovum). Диалог завершился, когда Покровский решил его свернуть. Читатели форума, о которых говорит Покровский, в теме абсолютные, перфектные нули (как и вообще в космонавтике), так что их мнение имеет цену, равную отрицательному числу (приблизительно минус бесконечности).

Уровень аргументации каждый может оценить сам. Можно и в диалог вступить - на "Авиабазе" в этой ветке никого не банят.

>По итогам той дискуссии я сделал сообщение на форуме Кара-Мурзы о найденном дополнительном физическом процессе, усложнявшем работу над двигателем.

Это все обсуждалось с Никомо. На результаты можно подывыться. :)))

>Вторым заявлением защиты было то, что для охлаждения стенки использовалось не все топливо, а только 70% от того, что поступало в камеру сгорания.
>Дескать, если бы было нужно, пустили бы на охлаждение больше.
>Этот аргумент также был бит. Воспроизводить сейчас по все выполненные оценки я физически не могу. Это не на один час работы.

Это все обсуждалось, ссылку я дал.
От Баювар
К Pokrovsky~stanislav (28.11.2009 15:40:25)
Дата 28.11.2009 16:12:37

оценки по химии

>А именно:явление сверхстехиометрического тепловыделения при окислении богатых углеводородных топлив.

>Богатые топлива - это топлива, количество которых больше, чем может быть полностью окислено поступающим кислородом.
>Суть сверхстехиометрического тепловыделения заключается в том, что углеводородная молекула перед сгоранием разлагается на углеродные и водородные атомы, и атомы водорода, имеющие высокую скорость и малое сечение соударений - быстро диффундируют из зоны горения. Кислород преимущественно окисляет углеродные атомы. Тепловой эффект окисления углерода в расчете на единицу массы израсходованного кислорода - выше, чем тепловой эффект окисления углерода и водорода молекулы топлива совместно.

Я не перестаю удивляться наличию у Вас (когда-то) положительной оценки по химии. Химическая реакция -- черный ящик: это на входе, то на выходе. Не забываем, условия такие-то: температура, давление. Тепловыделение никак не зависит он механизмов внутри ящика, чего там с чем соударяется.

Дальше. Любой старой бабке известно, что если кислорода горящему керосину не хватает, то он коптить начинает. Ей простительно не знать причин: энергетически намного выгоднее образование связи О-Н, чем О-С. Если вы каким-то торсионными полями заставили это поведение изменться, то тепловой эффект будет меньше, чем в условиях "свободного рынка".

>Превышение температуры сгорания углеводородов в таких условиях над расчетной температурой достигает 15%. Причем рост сверхстехиометрического тепловыделения происходит по мере нарастания избыточности топлива.

Ой, и физика школьная! Температура и тепло -- одно и то же?

А другого золота в Альпах нет...
От Pokrovsky~stanislav
К Баювар (28.11.2009 16:12:37)
Дата 28.11.2009 19:03:50

Re: оценки по...

>Я не перестаю удивляться наличию у Вас (когда-то) положительной оценки по химии. Химическая реакция -- черный ящик: это на входе, то на выходе. Не забываем, условия такие-то: температура, давление. Тепловыделение никак не зависит он механизмов внутри ящика, чего там с чем соударяется.

Давайте я немножко порадую Вас. Откуда я вообще узнал про сверхстехиометрическое тепловыделение. Я, время от времени заглядывая в ГПНТБ, просматриваю на предмет интересной информации разные журналы из числа тех, которые стоят в открытом доступе в зале физ-мат литературы. Беру стопку, открываю содержание, просматриваю, статьи с заинтересовавшими меня названиями прочитываю.
И так за одно посещение просматриваю в общей сложности стопу разных журналов суммарной высотой метра три.
Читаю не много. Ну десяток- другой статей. Большинство даже того, что заинтересовало, тоже просматриваю по диагонали.

В дискуссии у меня всплыло из подсознание что-то из оглавлений, по которым я некогда пробежался взглядом.
Я снова пошел в ГПНТБ - и таки нашел статью в журнале "Теплофизика высоких температур". Почитал ее, заказал старые журналы, на статьи из которых ссылались авторы.

Короче, в отличие от грамотных химиков я не изобрел сверхстехиометрическое тепловыделение из головы, а прочел статьи исследователей, занимающихся этим реально существующим эффектом.
Обяснение эффекта диффузией водорода из зоны горения - тоже не мной сконструировано.


>Дальше. Любой старой бабке известно, что если кислорода горящему керосину не хватает, то он коптить начинает. Ей простительно не знать причин: энергетически намного выгоднее образование связи О-Н, чем О-С. Если вы каким-то торсионными полями заставили это поведение изменться, то тепловой эффект будет меньше, чем в условиях "свободного рынка".

Очень хорошо Вас понимаю, но ничего поделать не могу. Торсионные поля, видимо, у исследователей, которые изучают этот эффект, и выясняют что в результате температура получается выше.

>Ой, и физика школьная! Температура и тепло -- одно и то же?

Средняя энергия молекул равна температуре, умноженной на постоянную Больцмана. Так что... и вправду школьная физика. Температура газа - суть мера средней энергии хаотического движения молекул. В нашем случае эта большая энергия и большая температура берется за счет тепловыделения реакции окисления.
От А.Б.
К Pokrovsky~stanislav (28.11.2009 19:03:50)
Дата 28.11.2009 19:47:24

Re: А! Так вот в чем причина поверхностного восприятия.

>И так за одно посещение просматриваю в общей сложности стопу разных журналов суммарной высотой метра три.
>Читаю не много. Ну десяток- другой статей. Большинство даже того, что заинтересовало, тоже просматриваю по диагонали.

Вредные советы от Покровского. :)

>Короче, в отличие от грамотных химиков я не изобрел сверхстехиометрическое тепловыделение из головы, а прочел статьи исследователей, занимающихся этим реально существующим эффектом.
>Обяснение эффекта диффузией водорода из зоны горения - тоже не мной сконструировано.

Авторы коряво назвали эффект, а вы его неверно поняли. Из-за "диагонального прочтения".

>...и выясняют что в результате температура получается выше.

Выше чего? Как там исследователи сформулировали?

>Средняя энергия молекул равна температуре, умноженной на постоянную Больцмана.

И еще один множитель. Который может меняться в зависимости от степеней свободы для kT "растечься" по молекуле.
От А.Б.
К Баювар (28.11.2009 16:12:37)
Дата 28.11.2009 17:43:33

Re: Формулируем тщательнее!

>Я не перестаю удивляться наличию у Вас (когда-то) положительной оценки по химии.

Ага. Химии не учат в школе. Так, надерганые сведения приобретают. Чего уж удивляться такой белиберде в итоге?

>Химическая реакция -- черный ящик: это на входе, то на выходе.

Так прям и черный. :) Механизмы - рисуют и, даже, проверяют. Что происходит "внутри" молекулы - можно зафиксировать.

>Тепловыделение никак не зависит он механизмов внутри ящика, чего там с чем соударяется.

Щаз! Как раз - зависит. Так как разные механизмы могут приводить к разным продуктам реакции (или их разному соотношению). А тепловыделение реакции - как раз разность энергий связей в исходных и конечных продуктах.
Естественно, с удетом молярных количеств этих продуктов.

>Дальше. Любой старой бабке известно...

Так то бабке... она в реальном мире пребывает. :)

>Ой, и физика школьная! Температура и тепло -- одно и то же?

Нда. Почти одно и то же, но есть нюансы. :)