ТНА на пару

[Петр Зайцев]

а испарение в рубашке будет колоссальной головоломкой, ведь как только вода закипит, она потеряет столь необходимую теплоемкость, стало быть надо как-то сделать, чтобы пар отводился немедленно, а иначе будет прогар.

Как только вода закипит она отберет у стенки КС целых 2250 КДж на каждый свой литр. А пока она не закипала, то отбирала только по 4,2 КДж на литр на каждый градус нагрева. Т.е. испарять воду примерно на 2 ПОРЯДКА выгоднее, чем просто греть в жидком виде.

Вот как только в рубашке на огневой стенке образуется пузырёк пара, так сразу теплоёмкость упадёт в разы и прогар неизбежен.

О том и речь. Я как чайник наверное не о том думаю. Мерешатся маленькие U-образные канальцы для кипения и коллекторы побольше. Но наверняка работать устойчиво не будут. Интересно, что предлагали немцы.

[Старый]

Может эта?
Конструкция и проектирование жидкостных ракетных двигателей. Г.Г.Гахун, В.И.Баулин, В.А.Володин и др.; Под общ. ред. Г.Г.Гахуна. - М. : Машиностроение, 1989

Нет, не Гахун. Куплена в начале 80-х.

[Старый]

Интересно, что предлагали немцы.

Вода находится при сверхкритическом давлении при котором нет разделения жидкой и газообразной формы. Затем попадает в расширитель где давление падает, вода газифицируется в пар, пар срабатывает на турбине, попадает в конденсатор, охлаждается горючим, конденсируется в воду и насосом опять закачивается в рубашку охлаждения.

[Bell]

Вода - расходуемый компонент, как перекись, например.

Скорее как жидкий азот, ибо перекись при разложении даёт достаточно энергии для привода ТНА. Вода же тепло отбирает в рубашке (ограничение расширительной схемы в 30 тс тяги помним?) и служит балластом.

Не совсем понял..

Кстати как отработавший на турбине пар будем в КС в качестве завесы подавать? Какое давление у пара будет?

Не, с турбины отработанный пар сбрасывается нафиг. На завесу подавать свежую воду.

а испарение в рубашке будет колоссальной головоломкой, ведь как только вода закипит, она потеряет столь необходимую теплоемкость, стало быть надо как-то сделать, чтобы пар отводился немедленно, а иначе будет прогар.

Как только вода закипит она отберет у стенки КС целых 2250 КДж на каждый свой литр. А пока она не закипала, то отбирала только по 4,2 КДж на литр на каждый градус нагрева. Т.е. испарять воду примерно на 2 ПОРЯДКА выгоднее, чем просто греть в жидком виде.

Вот как только в рубашке на огневой стенке образуется пузырёк пара, так сразу теплоёмкость упадёт в разы и прогар неизбежен.

А мы ее будем испарять не там, где может прогореть, а где-нить поближе к концу сопла, где теплонапряженности стенки уже небольшая, но температура еще достаточная для испарения Или противоходом пустим п чередующимся каналам в одну сторону холодную воду для охлаждения, а обратно горячую для испарения

[Семён Семёныч Гонтмахер]

Кстати как отработавший на турбине пар будем в КС в качестве завесы подавать? Какое давление у пара будет?

Если мы будем выкидывать пар, отработавший на турбине (через камеру ил просто наружу , то количество воды, которое нам потребуется для охлаждения будет равно по порядку величины равно массе основных компонентов. Скорее можно говорить о схеме с замкнутой циркуляцией воды как хладоносителя. Конденсировать пар можно в  теплообменнике используя жидкий кислород, а потом сжимать насосом. То есть схема как в судовых АЭУ. Только для привода этого насоса нужен ГГ то есть круг замыкается.

[Salo]

Замкнутая схема с теплообменником предложена ещё Зенгером.

[Семён Семёныч Гонтмахер]

Может эта?
Конструкция и проектирование жидкостных ракетных двигателей. Г.Г.Гахун, В.И.Баулин, В.А.Володин и др.; Под общ. ред. Г.Г.Гахуна. - М. : Машиностроение, 1989

Нет, не Гахун. Куплена в начале 80-х.

В начале 80 ? А название этого учебника можно узнать ?

[Bell]

Интересно, что предлагали немцы.

Вода находится при сверхкритическом давлении при котором нет разделения жидкой и газообразной формы. Затем попадает в расширитель где давление падает, вода газифицируется в пар, пар срабатывает на турбине, попадает в конденсатор, охлаждается горючим, конденсируется в воду и насосом опять закачивается в рубашку охлаждения.

Ну во-первых сверхкритическое состояние будет только после 647 гр. А это как-то многовато для охлаждения. Во-вторых нафиг конденсировать и перекачивать, пусть будет расход, зато проще, надежнее и дешевле.

[Bell]

Кстати как отработавший на турбине пар будем в КС в качестве завесы подавать? Какое давление у пара будет?

Если мы будем выкидывать пар, отработавший на турбине (через камеру ил просто наружу , то количество воды, которое нам потребуется для охлаждения будет равно по порядку величины равно массе основных компонентов.

Нет, никак не равно. Теплоемкость воды уже сама по себе втрое больше теплоемкости керосина, а за счет большего используемого перепада температуры объемный расход уменьшится на порядок.
Это если без испарения. А с ним - чуть ли не на 3 порядка, поскольку см. удельную теплоту парообразования.

Скорее можно говорить о схеме с замкнутой циркуляцией воды как хладоносителя. Конденсировать пар можно в  теплообменнике используя жидкий кислород, а потом сжимать насосом. То есть схема как в судовых АЭУ. Только для привода этого насоса нужен ГГ то есть круг замыкается.

Нет, не надо об этом говорить. Просто открытая схема.

[Старый]

Ну во-первых сверхкритическое состояние будет только после 647 гр. А это как-то многовато для охлаждения.

Так или иначе давление таково чтоб вода в рубашке не кипела. Газификация её производится в отдельной ёмкости.

Во-вторых нафиг конденсировать и перекачивать, пусть будет расход, зато проще, надежнее и дешевле.

Поток воды должен нести в себе энергию достаточную для привода ТНА. Это сколько ж надо воды?

[Семён Семёныч Гонтмахер]

во-первых сверхкритическое состояние будет только после 647 гр. А это как-то многовато для охлаждения. Во-вторых нафиг конденсировать и перекачивать, пусть будет расход, зато проще, надежнее и дешевле.

Градусы тут не причем. Старый про давление говорит. У вода оно больше 200 атм. Но по идее такое огромное давление не нужно. Достаточно сжать пар до давления превышавшего равновесное давление при данной температуре, что бы пар перешел в жидкость.

[Семён Семёныч Гонтмахер]

Нет, никак не равно. Теплоемкость воды уже сама по себе втрое больше теплоемкости керосина, а за счет большего используемого перепада температуры объемный расход уменьшится на порядок.
Это если без испарения. А с ним - чуть ли не на 3 порядка, поскольку см. удельную теплоту парообразования.

Если вы будет испарять воду в рубашке охлаждения, то прогар вам обеспечен. Проделайте элементарный опыт - сделайте бумажный стаканчик и попытайтесь в нем вскипятить воду.  Пока вода не закипит все будет нормально. Но при закипании у вас на дне появятся черные пятна.  Так что максимум на что вы можете расчитывтьа это на 1 порядок. А теперь прикиньте - у вас на борту 50 тон керосина, а вы предлагаете конструктору ракет еще 5 тон воды взять.  Догадываетесь куда он вас пошлет ?

[Bell]

Ну во-первых сверхкритическое состояние будет только после 647 гр. А это как-то многовато для охлаждения.

Так или иначе давление таково чтоб вода в рубашке не кипела. Газификация её производится в отдельной ёмкости.

Это просто перегретая вода под высоким давлением. Только вот при падении давления энергия теплоносителя какбэ снижается, хоть он и испаряется...

Во-вторых нафиг конденсировать и перекачивать, пусть будет расход, зато проще, надежнее и дешевле.

Поток воды должен нести в себе энергию достаточную для привода ТНА. Это сколько ж надо воды?

Ну вон у РД-107 мощность турбины 3,8 МВт. Если тупо считать по теплоемкости жидкой воды, то для передачи такой мощности в течение 140 сек надо 6,5 т воды нагревать на 70 гр. (с 20 до 90). А если с испарением, то 854 кг.

[Bell]

Если вы будет испарять воду в рубашке охлаждения, то прогар вам обеспечен.

В рубашке охлаждения чего именно?

А теперь прикиньте - у вас на борту 50 тон керосина, а вы предлагаете конструктору ракет еще 5 тон воды взять. Догадываетесь куда он вас пошлет ?

Нет, понятия не имею. А вы в курсе сколько тонн перекиси на борту РН Союз? И сколько там тонн керосина при этом?

[Bell]

во-первых сверхкритическое состояние будет только после 647 гр. А это как-то многовато для охлаждения. Во-вторых нафиг конденсировать и перекачивать, пусть будет расход, зато проще, надежнее и дешевле.

Градусы тут не причем. Старый про давление говорит. У вода оно больше 200 атм. Но по идее такое огромное давление не нужно. Достаточно сжать пар до давления превышавшего равновесное давление при данной температуре, что бы пар перешел в жидкость.

Посмотрите на досуге диаграмму состояний воды, чтоб хоть примерно представлять - причем тут градусы.

[Семён Семёныч Гонтмахер]

[ Посмотрите на досуге диаграмму состояний воды, чтоб хоть примерно представлять - причем тут градусы.

Спасибо за совет непременно им воспользуюсь ( на досуге конечно  ). Но вы напрасно обиделись - достичь давления превышающее по своей величине критическое давление воды (222атм.) о котором писал Старый можно при любой температуре большей температуры тройной точки.  Что бы это понимать не обязательно иметь перед глазами диаграмму состояния воды, достаточно знаний на уровне обычной советской школы.

[Старый]

Посмотрите на досуге диаграмму состояний воды, чтоб хоть примерно представлять - причем тут градусы.

При сверхкритическом давлении жидкая и газообразная фазы не будут различаться при любом давлении. Ты наверно имел в виду температуру при которой при сбросе давления происходит полная газификация воды?

[m-s Gelezniak]

Чтобы использовать тепло, отведенное от КС и сопла для прокачивания воды, ее нужно кипятить. Только пар может расширяться в паровой турбине и приводить в движение необходимые насосы в.т.ч. для подачи холодной воды.

Спасибо, Кэп!
Без вас бы я не догадался

Два фазовых перехода, необходимые в этой с-хеме мне кажутся плохо совместымыми с ракетами. Ну конденсироваие еще туда-сюда, можно теплообменник вставить в тракт керосина (хотя не факт, что хватит потока),

Никто не говорил про 2 фазовых перехода и конденсацию. Где, когда? Никто и нигде.
Вода - расходуемый компонент, как перекись, например.

а испарение в рубашке будет колоссальной головоломкой, ведь как только вода закипит, она потеряет столь необходимую теплоемкость, стало быть надо как-то сделать, чтобы пар отводился немедленно, а иначе будет прогар.

Как только вода закипит она отберет у стенки КС целых 2250 КДж на каждый свой литр. А пока она не закипала, то отбирала только по 4,2 КДж на литр на каждый градус нагрева. Т.е. испарять воду примерно на 2 ПОРЯДКА выгоднее, чем просто греть в жидком виде.

А греть гелий где нибудь будем?

[Семён Семёныч Гонтмахер]

рубашке охлаждения чего именно?

Двигателя разумеется.  Камеры и сопла ( вернее той его части которая охлаждается регенеративно ).  Мы ведь про двигатель говорим ?  Или вы что-то другое собираетесь в ЖРД охлаждать ? Я знаю еще подшипники ТНА  охлаждают но вроде как для этого основные компоненты используются...

Нет, понятия не имею. А вы в курсе сколько тонн перекиси на борту РН Союз? И сколько там тонн керосина при этом?

Про перекись я знаю. Но перекись используется для привода ТНА если не ошибаюcь.  Если вы будете утверждать что этим же количеством перекиси вы сможете охладить двигатель то я вряд ли с вами соглашусь. И потом Союз - это все же устаревшая ракета хотя и очень надежная. В современных ракетах вроде как оснвовные компоненты используются

[Семён Семёныч Гонтмахер]

Посмотрите на досуге диаграмму состояний воды, чтоб хоть примерно представлять - причем тут градусы.

При сверхкритическом давлении жидкая и газообразная фазы не будут различаться при любом давлении. Ты наверно имел в виду температуру при которой при сбросе давления происходит полная газификация воды?

Нет, видимо, Bell посчитал, что ты, употребив слово "сверхкритическое", имеешь в виду состояние воды при котором как давление так и температура больше критических значений. Но это состояние не годится так как в этмо случае при сбросе давления не происходит "взрывной" газификации

Старый, а что все же за учебник в котором эта схема рассмотрена ?