От Игорь С.
К Pokrovsky~stanislav
Дата 28.03.2007 20:45:33
Рубрики Прочее; Крах СССР; Манипуляция;

Уравнение напишем?

>ШЕПОТОМ: микронные частички пороха при скачке уплотнения через 10 метров от места вылета - надежно сгорят. Т.е. превратятся в те же газы.

За 0.0001 секунды? Без доступа кислорода? А нанометровые?

Возвращаюсь к первому вопросу - если они сгорают, то что мы видим?

>По модели НАСА за скачком уплотнения на скорости 2400 м/с температура 2700 К. Плотность молекул типа 2-2.4*10^20/м3

Понимаете, Стас, я не физик, я чисто математически считаю, что для горения одного атома углерода надо один, а лучше два атом кислорода. Которых я пока не вижу. Надеюсь, что вы, как физик, меня поправите...

>В нашем случае с температурой порядка 1000 К и плотностью молекул в скачке уплотнения и непосредственно за ним масштаба 1.6*10^20/м3 - тоже сгорят.

Уравнение химической реакции напишем? С весами реагирующих компонентов?

>В версии НАСА частички сначала сублимируют,

Время и механизм сублимации, с количественной оценкой на пальцах вас не затруднит привести?

>а потом в атомарном виде окислятся, в нашей же версии они будут сгорать главным образом за счет поверхностного окисления.

ЗЫ. Вам не кажется, что вы в ходе обсуждения поменяли свои тезисы?
От Pokrovsky~stanislav
К Игорь С. (28.03.2007 20:45:33)
Дата 28.03.2007 23:10:28

Re: Уравнение напишем?

Я отвечу пока частично.

Микронная частичка летит, как мы выяснили, даже вне ударной волны в газе с плотностью 5*10^21/м3.
Сечение 10^-12 м2. Столкновения на 10 метрах, о которых речь, обеспечивают ее соударениями с 5*10^10 молекул, из которых 20% кислород. Сама частичка содержит 10^-15 кг ~10^11 атомов углерода. Отношение 1:10.
Ничего страшного!
Пересчитываем энергию горения угля 3*10^7 Дж/кг на число атомов углерода в килограмме. Получаем 6*10^-19 Дж ~ почти 4 эВ. Электрон-вольт - это типа 10 тыс. К.
Точнее 1.5 kT=E . T=0.67*E/k= 0.67*6*10^-19/1.23*10^-23= 32.5 тыс.К.
Эта энергия слишком велика, и она в результате реакции не уносится вся одной вновь образовавшейся молекулой двуокиси углерода, а передается решетке твердой частички. И способствует выбрасыванию из нее нескольких атомов углерода, отправляющихся с неплохой скоростью в дальний полет(длина свободного пробега на 3 порядка больше размера частички) навстречу атомам кислорода. Возникает вспышка много больше размеров частички.

Даже при атмосферном давлении воздуха вспышка испаряющегося под лазером углерода в результате окисления воздухом имеет размеры масштаба 1 мм.


Цифрами(сублимация углерода) побалую попозже. Под рукой нет справочника. Да и домой пора.

А вот на время 0.0001 с я обратил внимание как на явно несуразное. На прохождение 10 м нужно 0.01 сек. Поэтому я его просто проигнорировал как опечатку.


>ЗЫ. Вам не кажется, что вы в ходе обсуждения поменяли свои тезисы?

Придется объясняться. Наноаэрозоли образуются в ходе разлета газов. Они изначально летят со скоростью газов. И отслеживают ее, отличаясь от местной скорости газов весьма незначительно. Удары молекул слабенькие. Порог реакционной способности преодолевают с трудом. И следовательно, ни сгореть, ни испариться частички толком не могут.

А вот микронные частички не успевают возникнуть на зародышах. Слишком мало времени и слишком мала плотность воды, которая только и может заставить их вырасти в крупные частички. Поэтому у них один источник - выброс из РДТТ.
От Игорь С.
К Pokrovsky~stanislav (28.03.2007 23:10:28)
Дата 29.03.2007 19:55:32

Все же вернемся к уравнению

>Микронная частичка летит, как мы выяснили, даже вне ударной волны в газе с плотностью 5*10^21/м3.
>Сечение 10^-12 м2. Столкновения на 10 метрах, о которых речь, обеспечивают ее соударениями с 5*10^10 молекул, из которых 20% кислород. Сама частичка содержит 10^-15 кг ~10^11 атомов углерода. Отношение 1:10.

>Пересчитываем энергию горения угля 3*10^7 Дж/кг на число атомов углерода в килограмме. Получаем 6*10^-19 Дж ~ почти 4 эВ. Электрон-вольт - это типа 10 тыс. К.
>Точнее 1.5 kT=E . T=0.67*E/k= 0.67*6*10^-19/1.23*10^-23= 32.5 тыс.К.
>Эта энергия слишком велика, и она в результате реакции не уносится вся одной вновь образовавшейся молекулой двуокиси углерода, а передается решетке твердой частички. И способствует выбрасыванию из нее нескольких атомов углерода, отправляющихся с неплохой скоростью в дальний полет(длина свободного пробега на 3 порядка больше размера частички) навстречу атомам кислорода. Возникает вспышка много больше размеров частички.

Это хорошо, но я ожидаю другого:

Кстати, имейте в виду, я работаю строго по вашим данным, не смотря на фотографию.

Прежде всего - уточним, что мы видим в конце процесса на удалениях в десятках ( пусть до 100) метров от центра - у предполагаю, что частицы сажи, каким- то образом туда перенесенные. Если вы считаете по другому - напишите. Ибо вы тут начали про сгорание вне ракеты :о). Масштабы частичек сажи мы согласовали.

Далее, давайте уточним массовые характеристики.

>А вот на время 0.0001 с я обратил внимание как на явно несуразное. На прохождение 10 м нужно 0.01 сек. Поэтому я его просто проигнорировал как опечатку.

Напрасно проигнорировали. Это шаг временного дифференцирования. Если не понравится - можем взять другой.

Далее - вы предполагаете неупрогое столкновение молекул воздуха с изотропным рассеянием при сохранении радиального момента импульса. Далее, нам надо учесть взаимоействие продуктов сгорания с молекулами воздуха. Хотите для единообразия тоже считать неупругим изотропным или лучше упругим? Если упругим - то нужна доля частиц сажи в общей массе.

Вы для шага интегрирования выписываем что-то типа
(это просто для примера)баланса радиальной компоненты импульса:

МV(t+dt)+mV(t+dt) = MV(t)

Если вы настаиваете на горении, то надо учесть дополнительный момент импульса, вносимый горением.

>>ЗЫ. Вам не кажется, что вы в ходе обсуждения поменяли свои тезисы?

>Придется объясняться. Наноаэрозоли образуются в ходе разлета газов. Они изначально летят со скоростью газов. И отслеживают ее, отличаясь от местной скорости газов весьма незначительно. Удары молекул слабенькие. Порог реакционной способности преодолевают с трудом. И следовательно, ни сгореть, ни испариться частички толком не могут.

>А вот микронные частички не успевают возникнуть на зародышах. Слишком мало времени и слишком мала плотность воды, которая только и может заставить их вырасти в крупные частички. Поэтому у них один источник - выброс из РДТТ.

Ну так мы вроде рассматриваем только выброс из РДТТ? Нет?

с точки зрения практики Солнце вращается вокруг Земли
От Karev1
К Игорь С. (29.03.2007 19:55:32)
Дата 02.04.2007 16:10:12

Предложение!

За вашей дискуссией сложно следить, т.к. вы (оба) развиваете свои мысли, не формулируя конечной цели ваших умозаключений. Не все могут внимательно отслеживать ход ваших мыслей. Поэтому предлагаю вам начать обсуждение не сначала, а с конца - чего вы, собственно говоря, хотите доказать. (Конечно, не так обще как, например: НАСА врет или НАСА неврет).
Я не совсем понял, почему вы Игорь пытаетесь доказать, что частички сажи обгонят УВ? Ведь даже, если это так, то облако никак не сможет принять форму правильного конуса, скорее можно ожидать форму части размытого эллипса? (типа тупого конца яйца)
Я полагаю, что ничего кроме ударной волны не может придать облаку форму конуса. Вопрос сводится только к одному: какова скорость звука в этом облаке, которое "таранит ракета".Тогда видимый конус может быть только острее конуса Маха, но не "тупее".
От Pokrovsky~stanislav
К Игорь С. (29.03.2007 19:55:32)
Дата 30.03.2007 03:01:44

Что видим

>Прежде всего - уточним, что мы видим в конце процесса на удалениях в десятках ( пусть до 100) метров от центра - у предполагаю, что частицы сажи, каким- то образом туда перенесенные.

При радиусе 100 метров сечение цилиндра, по которому распределены частички составляет 30 000 м2. При нашей скорости масштаба 1000 м/с объем, заполненный за 1 секунду 3*10^7 м3. Если вся тонна топлива превратилась в аэрозольные частички, то плотность аэрозольного облака типа 30 мг/м3 - нормальная плотность аэрозольной компоненты, например в табачном дыме, в автомобильном выхлопе. Т.е. в НЕПЛОТНЫХ дымах.

Предположим, что в основном оптическую плотность дымки обеспечивают микронные частички. Для микронной частички мы насчитали массу 10^-15 кг. Тогда плотность дыма по количеству частиц составляет 3*10^10 частичек/м3. Их суммарное сечение 0.03 м2/(м3). При толщине слоя дыма 200 метров суммарное перекрывающее видимость сечение частичек 6 м2. Коэф. перекрытия 6. В принципе -очень неплохо. Дым надежно непрозрачен. Даже при толщине слоя 100 метров. И это соответствует тем кинокадрам, на которых дым полностью скрывает ракету.

Но обратите внимание на наши допущения:
1) Нам потребовалось ВСЕ ТОПЛИВО РДТТ превратить в микронных размеров.
2) Мы использовали уменьшенный радиус облака. При измеренном по кинокадрам радиусе 200-250 метров средняя плотность падает в 4-6 раз.
3) Мы использовали нашу скорость, которая минимум в 2 раза ниже скорости НАСА. Использование скорости по варианту НАСА снижает плотность облака аэрозольных частиц еще в 2 раза.

При скорости, заявленной НАСА, у нас в слое 200 метров суммарное сечение перекрывающих видимость частиц составляет 0.5 м2. Облако уже полупрозрачное.
Что собственно мы и видим на картинке Рис.8 статьи. Ракета при хорошей оптике просматривается сковзь дым.

НО... все это при 100% превращении топлива в аэрозоль. Что есть абсурд. Экспериментальные данные по сгоранию твердых топлив в ракетных двигателях нам дают характерный коэф. полноты сгорания 95%.
И мы пока полностью проигнорировали важнейший, обозначенный мной, механизм горения и сублимации частичек в случаях, когда они выскакивают из общего с газами потока.

Микронный аэрозоль, как и наноаэрозоль, тоже может далеко разлетаться - вместе с газовым потоком. Но эта версия не устраивает Вас. Вы выдвинули версию тяжелых частичек именно потому, что они, по Вашему мнению, способны объяснить наличие дымов там, куда по энергетике не могут пробиться газы.
_______________________________

Наша альтернатива. Частички имеют наноразмеры - на порядок меньший. Скорость полета масштаба 1000 м/с.
Что это дает:
1) При одинаковой массовой плотности аэрозоля суммарное сечение 1000 частиц диаметром 100 нм, получающихся из одной микронной, в 10 раз больше.
2) Наночастички нормально летят вместе с потоком газов.
3) В наночастички реально может превратиться существенная часть продуктов горения - через конденсацию после охлаждения при сильном расширении. Конденсироваться способны пары воды, углекислый газ, атомы испарившихся твердых фаз(углерод, оксид алюминия, окислы калия), окислы азота, двуокись серы, молекулы соляной кислоты - практически весь возможный спектр продуктов самых различных рецептур твердого топлива.
Конденсация значительной части продуктов горения - это еще один порядок по сравнению с 5% возможного разбрасывания микронной сажи.
4) Объем зоны заполнения аэрозолем меньше, чем в версии НАСА по крайней мере в 2 раза(за счет скорости.
4) При скорости масштаба 1000 м/с модель образования конечных размеров дымового облака в результате движения ударной волны с вовлечением в движение со скоростью ракеты значительной массы воздуха - вполне согласуется с энергией сгорания твердого топлива, имевшегося в РДТТ Сатурна по версии НАСА
5)Отсутствие в результате п.4 необходимости искать частички, которые способны обгонять УВ, - позволяет пользоваться наночастичками любого происхождения, поскольку они все вполне нормально летят вместе с газовоздушными потоками.
6)Образующийся в результате большой запас по оптической плотности дыма из наночастиц - позволяет спокойно объяснять и полное сокрытия ракеты в одних случаях, и ее полупрозрачность в других.
7)Исключает необходимость искать версии происхождения микронных частиц. В твердых топливах тонкость помола компонент около 100 мкм. Наиболее естественным образом несгоревшие частички являются именно выброшенными в результате микровзрывов исходными частицами. А у таких больших частиц оптическая плотность по сравнению с микронными оказывается еще на 2 порядка хуже.
От Pokrovsky~stanislav
К Игорь С. (29.03.2007 19:55:32)
Дата 29.03.2007 23:28:25

Re: Все же...

>Ну так мы вроде рассматриваем только выброс из РДТТ? Нет?

На самом деле мы анализируем причины визуализации облака от "взрыва"
Ваша гипотеза - независимый от газов, фронтов ударных волн свободный полет на скорости 2000 м/с крупных(масштаба микрона) пылинок из двигателей.

Я эту гипотезу критикую. При этом анализирую элементарные акты этого полета, делающие его невозможным: торможение, окисление.

Наоборот, маленькие частички масштаба 100-200 нм, имеющие меньший запас кинетической энергии, гораздо легче приспосабливаются к движению газо-воздушных потоков. И летят вместе с ним. Туда же и с такой же скоростью, с какой летит и газовоздушный поток. И частички из пороховых двигателей летят. И частички, образовавшиеся в результате конденсации из газов в процессе расширения газов.

Причем показываю, что при скоростях 8 Мах(по версии НАСА) - условия во фронтах УВ таковы, что частички, вылевшие в готововм твердом виде из РДТТ, сгорят или сублимируют. А вот при измеренной нами скорости масштаба 1000 м/с - все вполне сносно. Частички могут лететь вместе с потоком. Никто их не спасет от горения непосредственно в УВ, но чуть сзади за фронтом, в спутном потоке, отставая от УВ на считанные метры, частички очень даже могут лететь - там кислорода точно не хватит для их окисления(ввиду быстрого падения плотности потока).

Мне добавить к этому нечего. Все основные элементарные акты разобраны. Ваши надежды на малость доли крупных пылинок - сгорают и сублимируют вместе с пылинками на первых же метрах, стоит им только опередить УВ или оказаться в ее фронте. Хоть миллионные, хоть миллиардные доли процента - не сумеют улететь ни на 50, ни на 200 метров.
От Pokrovsky~stanislav
К Pokrovsky~stanislav (28.03.2007 23:10:28)
Дата 29.03.2007 16:09:21

Re: Уравнение напишем?

>Цифрами(сублимация углерода) побалую попозже. Под рукой нет справочника. Да и домой пора.

Не побалую. В справочнике именно для углерода - прочерки.
Но есть другие данные.
Давление насыщенных паров углерода равно 1 кПа при 3800 К, 0.1 кПа при 3300 К. Эстраполируя зависимость, получаем, что на уровень 0.01 кПа давление насыщенных паров выходит при 2800 К. А давление масштаба 10 Па - это и есть давление на высоте разделения.

Т.е. при температуре поверхности частички 2800 К поток атомов углерода с нее равен количеству ударяющихся о нее молекул воздуха на данной высоте.

Учитывая, что длина свободного пробега в воздухе в 300-500 раз больше размера частички, возвращение атомов углерода на нее практически невероятно. В ударной волне, где плотность в 6 раз выше, вероятность отлета углерода после первого соударения в сторону частички все-равно остается на уровне 0.1%.

А молекулы долбят поверхность, прогревая ее. У них у самих при варианте НАСА температура 2700 К. А к нагреву поверхности за счет неупругих соударений добавляется нагрев из-за окисления углерода. И при этом частичка расстается в ударной волне с приблизительно 10^9 атомов углерода на метре полета вместе с УВ. Только на поперечное сечение в УВ попадает 3*10^9 атомов. Учитывая, что сублимация направлена во все стороны, - это уже 1.2*10^10 атомов. Всего же в частичке что-то масштаба 5*10^10-1*10^11 атомов. За 10 метров полета вместе с УВ она только чисто за счет сублимации теряет практически весь запас атомов.

В нашем случае полета со скоростью масштаба 1 км/с температура в скачке уплотнения 900-1000 К. Давление насыщенных паров углерода на 3 порядка меньше. Поэтому чисто равновесный сублимационный отлет атомов роли не играет. Работает только локальные, неравновесные выбросы атомов, связанные с высокой энергетикой реакции окисления. Поверхностное окисление - первично. Как мы насчитали в предыдущем постинге, только в атмосфере на высоте разделения у нас кислорода, попадающего в поперечное сечение, хватает на полное(до СО2) окисление 10% углеродных атомов частички. В скачке уплотнения на скорости 3 Маха плотность в 4 раза выше, при полете вместе с газом вблизи скачка уплотнения попадание молекул происходит на сечение в 4 раза большее(4*3.14*R^2). Итого, кислород на 10 метрах поступает с 60%-ным запасом. - Даже при чисто поверхностном горении!