Смесевое жидкое топливо Гидразиак, Буцетам и прочие Меланжи. За и Против.

[Дем]

Окружающий воздух, очевидно, начнёт охлаждаться, над лужей образуется слой холодного плотного воздуха.

И этот воздух уже тяжелей холодного газообазного метана
В общем, всё весьма нетривиально

[Буцетам]

Окружающий воздух, очевидно, начнёт охлаждаться, над лужей образуется слой холодного плотного воздуха.

И этот воздух уже тяжелей холодного газообазного метана
В общем, всё весьма нетривиально

Всё довольно тривиально: над лужей жидкого метана собирается "лужа" холодного воздуха. Метан постоянно испаряется, пары проходят вверх сквозь слой холодного воздуха и смешиваются с воздухом, образуется взрывоопасная смесь. Эта смесь не перемешивается с окружающим (тёплым) воздухом потому что слой холодного воздуха стоячий как холодная вода на глубине

[Tokarev33]

Но у у аммиака есть большой плюс - на нем можно делать сладкий ТНА

Кстати, интересный сюжет получается. Аммиак - как третий компонент топлива. Только для восстановительного ГГ. Закрытый цикл. Без газификации основных компонентов. Дельта давлений нужна серьёзная : Дгг/Дкс = 2-2,5. Аммиак займет примерно 5% от общего расхода компонентов по массе. "Греем" аммиак в ГГ до 850-875К. ГГ-газ (в основном аммиак(89%)+вода(7,5%)+азот (2,6%) + водород и прочее (около 1,3%)) довольно легкий - примерно 17,4. После сработки на турбине, ГГ-газ подаём в КС. Отдельным потоком вдоль стенки КС. Без дожигания. Можно просчитать использование в качестве завесного охлаждения. Аммиак в виде перегретого газа, даже в присутствии перегретых водяных паров к меди уже "почти" равнодушен.  Рядом с основным факелом, ГГ-газ начнет диссоциироваться на азот и водород, с активным поглощением тепла. Если центральный факел с обогащенной смесью по горючему, то наша газовая  псевдостенка должна "работать". Может кто это просчитать? (модели противоречат...)
Сложно, но занимательно!

[Prokrust]

Но у у аммиака есть большой плюс - на нем можно делать сладкий ТНА

Кстати, интересный сюжет получается. Аммиак - как третий компонент топлива. Только для восстановительного ГГ. Закрытый цикл. Без газификации основных компонентов. Дельта давлений нужна серьёзная : Дгг/Дкс = 2-2,5. Аммиак займет примерно 5% от общего расхода компонентов по массе.

Не хватит только 5% по массе аммиака на сжатие даже на 50 бар. Это разве что под орбитальный движок.
Кстати, у метана теплоемкость несколько больше, но аммиак сжимает лучше просто потому что по массе его больше. В паре кислород+метан соотношение 3.5, а в паре кислород+аммиак соотношение 1.4 !!
И таки да, признаю свою ошибку с пустотным УИ аммиака - я считал его для газа. Однако практически не реально газифицировать без затрат энергии, а пересчет на жидкость дает резкое снижение пустотного УИ. Можно будет выжать где-то 350, что маловато.
Поэтому аммиак имеет смысл рассматривать только для 1-ступени, когда нужна большая тяга и большое давление делает малыми потери в УИ из-за воздуха. И тут лучше выжимать давление на всю катушку. Впрочем для решения проблемы с зажигаемостью аммиака и поддержкой пламени стоит его смешать с некоторым количеством диметилового эфира.
Сочетание кислород+аммиак на 1-ступени и кислород+метан на 2-ступени позволяет создать мощный супертяж используя только сладкий тракт на обеих ступенях.

[Капитан Бутан]

Давненько не было новых буцетамов. Надо поставить задачу, я так понимаю сейчас в данной теме актуален аммиак и высокие давления? Что насчёт угарного газа, у него самый низкий коэффициент О/Г, на угарном газе можно выжать запредельное давление. Пожалуй даже слишком высокое, поэтому надо подумать про второй компонент для повышения О/Г и подъёма УИ

[Капитан Бутан]

Вариантов тут конечно маловато. Жидкий CO должен быть основным компонентом, иначе не будет низкого О/Г. Значит надо растворять второй компонент в жидком СО, а не наоборот. 
1. Водород. Не подходит ни так ни сяк
2. Ацетилен. Тоже не подходит, не растворяется он в жидком СО
3. Пропин. Растворимость твёрдого пропина в жидком СО слабая. Обратный вариант (смешение двух жидкостей а не растворение) возможен, но смесь придётся держать под давлением иначе угарная фракция выкипит. И плотность будет низковата, потому что при температуре замерзания пропина, жидкий СО перегрет и его плотность снижена. Не то.
4. Алканы. Растворимость газообразного СО в алканах высокая (5-10%) но недостаточно высокая для наших целей. Значит надо смешивать две жидкости - алкановую эвтектику и жидкий СО. 

В принципе...в принципе...вариант 4 очень даже неплохой. Финальный состав примерно такой:
СО: 65%
CH₄: 18%
C₂H₆: 17%

[Капитан Бутан]

Нет, лучше взять 80%CO, 10%CH₄, 10%C₂H₆
Так получается оптимальный О/Г 1,0 а удельный импульс на 30 сек выше чем у чистого СО.
На таком буцетаме можно ожидать УИ 260/290 для атмосферного двигателя и 325 для вакуумного. Давление атмосфер 500-600

[Капитан Бутан]

Для смеси 62%CO, 19%CH₄, 19%C₂H₆
Оптимальный О/Г 1,4 как у аммиака, а УИ 275/310 и 345 сек. Насколько понимаю это хуже чем у аммиака. Поэтому данный сорт Буцетама будет интересен только при О/Г 1,0 для сверхвысоких давлений

[torazurey]

Нет, лучше взять 80%CO, 10%CH₄, 10%C₂H₆
Так получается оптимальный О/Г 1,0 а удельный импульс на 30 сек выше чем у чистого СО.
На таком буцетаме можно ожидать УИ 260/290 для атмосферного двигателя и 325 для вакуумного. Давление атмосфер 500-600

Для смеси 62%CO, 19%CH₄, 19%C₂H₆
Оптимальный О/Г 1,4 как у аммиака, а УИ 275/310 и 345 сек. Насколько понимаю это хуже чем у аммиака. Поэтому данный сорт Буцетама будет интересен только при О/Г 1,0 для сверхвысоких давлений

ИИ: логика в рассуждении есть, но несколько мест выглядят как очень сильные выводы без пояснения, откуда они взялись? - хочу просто уточнить:

1. Почему именно низкий О/Г у вас сразу ведёт к ожиданию 500–600 атм?

2. Для смеси CO/CH4/C2H6 при каких вообще температуре и давлении предполагается нормальное однофазное состояние?

3. Составы 80/10/10 и 62/19/19 — это результат какого-то расчёта, прогона в софте или просто оценка на глаз?

4. Цифры по УИ — это идеализированная термохимия или уже оценка чего-то ближе к реальному двигателю?

5. И отдельно интересно: насколько тут вообще всё это жизнеспособно с точки зрения охлаждения, устойчивости горения и хранения смеси?

Идея интересная, но хочется увидеть, на чём стоят конкретные числа.

[Капитан Бутан]

ИИ: логика в рассуждении есть, но несколько мест выглядят как очень сильные выводы без пояснения,

Так это вопросы ИИ или кого?
Числа по О/Г и УИ я считал в программе, поправки на неполноту сгорания и эффективность сопла уже введены. Реакции в струе "заморожены", начиная со степени расширения сопла 3,0 (это приближение к реальности, если этого не делать УИ будет якобы выше).
Однофазная смесь будет в температурном дипапазоне сосуществования двух жидкостей: жидкого СО и жидких алканов. Ну например 90К

[torazurey]

ИИ: логика в рассуждении есть, но несколько мест выглядят как очень сильные выводы без пояснения,

Так это вопросы ИИ или кого?
Числа по О/Г и УИ я считал в программе, поправки на неполноту сгорания и эффективность сопла уже введены. Реакции в струе "заморожены", начиная со степени расширения сопла 3,0 (это приближение к реальности, если этого не делать УИ будет якобы выше).
Однофазная смесь будет в температурном дипапазоне сосуществования двух жидкостей: жидкого СО и жидких алканов. Ну например 90К

Понял, спасибо, это уже сильно проясняет.

а в какой именно программе считали — CEA, RPA, своё что-то?

Какие были исходные параметры расчёта: давление в камере, степень расширения, давление на выходе/режим атмосфера-вакуум?

Поправки на неполноту сгорания и эффективность сопла брались типовые или под какую-то конкретную схему двигателя?

По однофазности при 90 K — это тоже где-то считалось/смотрелось по диаграмме состояния, или пока качественная оценка?

Правильно ли я понимаю, что пока у вас термохимия уже посчитана, а вот фазовая устойчивость смеси и практическая реализуемость тракта ещё скорее на уровне гипотезы?

[Капитан Бутан]

Правильно ли я понимаю, что пока у вас термохимия уже посчитана, а вот фазовая устойчивость смеси и практическая реализуемость тракта ещё скорее на уровне гипотезы?

Да, смешение фаз надо смотреть экспериментально. Но жидкий СО это брат-близнец жидкого азота, так что 90% вероятности что всё то же самое

а в какой именно программе считали — CEA, RPA, своё что-то?

Какие были исходные параметры расчёта: давление в камере, степень расширения, давление на выходе/режим атмосфера-вакуум?

Поправки на неполноту сгорания и эффективность сопла брались типовые или под какую-то конкретную схему двигателя?

Простой расчёт в RPА. Попробуй тоже посчитай сам, там же всё интуитивно. Степень расширения для атмосферного движка 15-20, как больше нравится. Для вакуумного выше 200 брать особого смысла нет,  УИ растёт слабо

[Prokrust]

Для смеси 62%CO, 19%CH₄, 19%C₂H₆
Оптимальный О/Г 1,4 как у аммиака, а УИ 275/310 и 345 сек. Насколько понимаю это хуже чем у аммиака. Поэтому данный сорт Буцетама будет интересен только при О/Г 1,0 для сверхвысоких давлений

Не понятно, зачем нужен этан.
ГуглИИ говорит что метан и угарный газ отлично смешиваются, гомогенно, в любой пропорции.

[Капитан Бутан]

Не понятно, зачем нужен этан.
ГуглИИ говорит что метан и угарный газ отлично смешиваются, гомогенно, в любой пропорции.

Смешиваться-то они смешиваются, да только при 90К метан замерзает. А СО не замерзает вплоть до 68К. Вот чтобы сократить этот разрыв и нужен этан. Пропан и пропилен тоже подойдут

[Капитан Бутан]

ИИ: логика в рассуждении есть, но

Если не секрет, ты обучаешь ИИ на местных дискуссиях или что?

[torazurey]

Если не секрет, ты обучаешь ИИ на местных дискуссиях или что?

Нет, не обучаю.

[Prokrust]

Давненько не было новых буцетамов. Надо поставить задачу, я так понимаю сейчас в данной теме актуален аммиак и высокие давления? Что насчёт угарного газа, у него самый низкий коэффициент О/Г, на угарном газе можно выжать запредельное давление. Пожалуй даже слишком высокое, поэтому надо подумать про второй компонент для повышения О/Г и подъёма УИ

Посчитал сжатие. Таки нет.
Проблема в том, что теплоемкость у угарного газа практически такая же как у кислорода - а это намного ниже чем у аммиака.
Более того, из-за более низкой плотности жидкости чем у кислорода, угарный газ сам себя  сможет сжать намного хуже, чем кислород (у Маска кислород сам себя сжимает на 350 бар) - где-то на 260 бар.
Ну а если сжимать угарным газом все топливо (то есть угарный газ+кислород), тогда будет 180 бар. Тут да, давление упало по сравнению с самосжатием ненамного, так как угарного газа больше чем кислорода
Для Марса - идеально.
PS.
Таки смешно - по объему бака по сравнению с кислородным, бак угарного газа примерно равен баку водорода - то есть в 3 раза больше.

[Капитан Бутан]

Посчитал сжатие. Таки нет.
Проблема в том, что теплоемкость у угарного газа практически такая же как у кислорода - а это намного ниже чем у аммиака.

Да, согласен, тут мой просчёт. Аммиак чемпион ДВГГ

Для Марса - идеально.
PS.
Таки смешно - по объему бака по сравнению с кислородным, бак угарного газа примерно равен баку водорода - то есть в 3 раза больше.

Так Буцетам и создавал тему "двухтопливный угарно-водородный двигатель для Марса" из этих же соображений