Ядерный двигатель

[Алексей Любопытный]

vl mich пишет:
если водород разогретый реактором до 2000С смешивать с газообразным кислородом в камере сгорания, УИ такого водородника будет больше, чем классического водородного ЖРД?

Химия говорит нам о следующем, уже при температуре 500 градусов Цельсия вода начинает распадаться на водород и кислород. По этой причине пар на ТЭЦ ни когда не перегревают выше 300 градусов. 1500 градусов Цельсия это температура равновесного состояния, когда вся вода постоянно распадается на водород и кислород и снова образуется. При более высокой температуре кислород и водород уже не образуют воду.

Т. е. правильного говорить, что при 1500 градусах вода не распадается на составляющие, а переходит в состояние равновесия между тремя химическими веществами.

[Алексей Любопытный]

Андрей Андреев пишет:
Читал я вас здесь, читал.

И что скажете про успехи в этом деле США? У них 5 турбин общей электрической мощностью в 1МВт занимают объём одного транспортного контейнера. Конечно же весь ТЭМ при таких габаритах в космос вывести за раз не получится.

[Алексей Любопытный]

Дмитрий Инфан пишет:

Alex_II пишет:

algol57

пишет:
Вывод один-ни ТЭМа ,ни ГФЯРда не будет.

Данный вывод выведен ни из чего... Вот изначального проекта (реактор с машинным преобразованием) видимо не будет, да... А вот термоэмиссионник киловатт на 300 - глядишь и родят... Вопрос только, сколько это чудо весить будет...

Если отмасштабировать "Топаз" (6 кВт и 1200 кг) то выходит 60 тонн.

Скорее не термоэмисионный, а термоэлектрический, так как термоэлектрический позволяет использовать холодильник для генерации энергии. Т. е. термоэлектрический аппарат решает проблему холодильника специальными радиационными панелями, которые кроме функции охлаждения генерирую электричество.

Тут надо считать, что выйдет эффективней и что построить реально.

[Алексей Любопытный]

Alex_II пишет:
Так ведь начинали уже. И даже продолжали..

Нет. В том виде, что запросили ни кто не пытался делать.

[pkl]

Alex_II пишет:

pkl пишет:
Сколько лет развивались ЖРД, пока не сделали РД-170 и SSME?

Довольно долго... Однако на этом пути и раньше попадались весьма нехилые достижения - F-1 и J-2 например...

Потому, что серьезно занимались развитием ЖРД. Если бы ЯЭДУ так же развивали, то и в этом направлении были бы нехилые достижения. Впрочем, "Топаз-2" - это уже ничего так.

[Алексей Любопытный]

[Андрей Андреев]

Zveruga пишет:

vl mich

пишет:
если водород разогретый реактором до 2000С смешивать с газообразным кислородом в камере сгорания, УИ такого водородника будет больше, чем классического водородного ЖРД?

Химия говорит нам о следующем, уже при температуре 500 градусов Цельсия вода начинает распадаться на водород и кислород. По этой причине пар на ТЭЦ ни когда не перегревают выше 300 градусов. 1500 градусов Цельсия это температура равновесного состояния, когда вся вода постоянно распадается на водород и кислород и снова образуется. При более высокой температуре кислород и водород уже не образуют воду.

Т. е. правильного говорить, что при 1500 градусах вода не распадается на составляющие, а переходит в состояние равновесия между тремя химическими веществами.

Про температурный распад воды я не в курсе. А вот режимы ТЭЦ я знаю неплохо. Обычная начальная температура для современных паросиловых энергоблоков -- 540-565 C. Последние лет 40 идут разговоры и кое-какие практические работы по массовому внедрению блоков с 580-610 C. Существуют блоки и на параметры больше 700 C, до 720-730 градусов, но о массовом внедрении речь не идет. Ограничение здесь понятно -- отсутствие дешевых сталей, способных работать на таких параметрах.

[vlad7308]

Zveruga пишет:

vl mich пишет:
если водород разогретый реактором до 2000С смешивать с газообразным кислородом в камере сгорания, УИ такого водородника будет больше, чем классического водородного ЖРД?

Химия говорит нам о следующем, уже при температуре 500 градусов Цельсия вода начинает распадаться на водород и кислород. По этой причине пар на ТЭЦ ни когда не перегревают выше 300 градусов. 1500 градусов Цельсия это температура равновесного состояния, когда вся вода постоянно распадается на водород и кислород и снова образуется. При более высокой температуре кислород и водород уже не образуют воду.

Т. е. правильного говорить, что при 1500 градусах вода не распадается на составляющие, а переходит в состояние равновесия между тремя химическими веществами.

ничего подобного химия нам не говорит
и ТЭЦ тоже

любая обратимая химическая реакция (диссоциация в т.ч.) всегда протекает в обе стороны, температура (и др внешние условия) только сдвигают точку равновесия

ЕМНИП 50% диссоциация воды достигается при температуре ~2800К

ЕМНИП рабочая температура пара на входе в обычную турбину обычной ТЭЦ ~500-600C

[Андрей Андреев]

Zveruga пишет:

Андрей Андреев

пишет:
Читал я вас здесь, читал.

И что скажете про успехи в этом деле США? У них 5 турбин общей электрической мощностью в 1МВт занимают объём одного транспортного контейнера. Конечно же весь ТЭМ при таких габаритах в космос вывести за раз не получится.

Именно о них я и говорю. Мне более или менее знакомы микротурбины фирм Capstone и Ingersoll Rand. Действительно, они занимают сравнительно небольшой объем -- фото были приведены выше в этой ветки. (Не Вы ли их выкладывали?) Однако, эти массо-габаритные характеристики обманчивы. Не забывайте, что рабочее тело этих машин -- воздух. Они сосут воздух из атмосферы и выкидывают его обратно в атмосферу. Так что невидимая на фото атмосфера -- неотъемлемая часть этих машин.

В космос, понятно, всю атмосферу взять нельзя. Так что помимо видимых на приведенных фотографиях машин придется выводить на орбиту какой-то объем, видимо, в несколько раз (на порядок?) больший, чем сама машина. Я назвал ее "холодной частью установки" в первом посте. Вот она-то в никакие ворота и ни на какую ракету и не лезет, имхо.

[Андрей Андреев]

Немного пофантазировав, я мог бы представить себе следующее.

Рабочее тело турбины -- пары какого-то металла (литий, натрий, калий). Схема -- простая одноконтурная. Турбокомпрессор -- одновальный. Парообразный металл проходит через активную зону, омывает и снимает тепло непосредственно с ТВЭЛ-ов реактора, нагреваясь до 1200-1300 градусов C, давление -- несколько атмосфер. Затем пар металла проходит через турбину и попадает в холодильник, где охлаждается до 700-800 градусов. В холодильнике металл находится в состоянии кипения, давление -- 0.5 атмосферы, может, меньше. Компрессор сжимает пары металла, возвращает его в активную зону реактора. КПД такой ГТ -- процентов 25, т.е. 75 процентов выработанной реактором тепловой энергии надо сбросить в космос.

Можно поднять КПД, если в холодильнике держать полностью сконденсировшийся металл и сжимать его насосом, но тогда в реакторе получится две зоны -- бойлера и перегревателя. Не усложнит ли это чрезмерно реактор?

Не знаю, об этом ли думали те, кто предлагали ГТ для преобразования тепловой энергии в электричество. Но по-другому выйти на сотню кВт электрической мощности и остаться в габаритах пресловутого транспортного контейнера я не представляю как. Но в такой схеме достаточно высокая температура всех элементов, парообразный и жидкий металл. По-моему, и на Земле-то на подобное никто еще не замахивался.. Хотя на Земле это может быть сложнее -- кислород, вода вокруг, люди опять же..

[Alex_II]

Zveruga пишет:
Нет. В том виде, что запросили ни кто не пытался делать.

Не совсем в таком - но пытались - 11Б97
http://www.astronautix.com/engines/11b97.htm

[Alex_II]

Андрей Андреев пишет:
Рабочее тело турбины -- пары какого-то металла (литий, натрий, калий). Схема -- простая одноконтурная.

Вот нафиг извините, повторять ошибки строителей 705 проекта? Случись что - и вашему реактору придет конец из-за затвердевшего металла - теплоносителя...

[vlad7308]

Андрей Андреев пишет:

Zveruga пишет:

Андрей Андреев

пишет:
Читал я вас здесь, читал.

И что скажете про успехи в этом деле США? У них 5 турбин общей электрической мощностью в 1МВт занимают объём одного транспортного контейнера. Конечно же весь ТЭМ при таких габаритах в космос вывести за раз не получится.

Именно о них я и говорю. Мне более или менее знакомы микротурбины фирм Capstone и Ingersoll Rand. Действительно, они занимают сравнительно небольшой объем -- фото были приведены выше в этой ветки. (Не Вы ли их выкладывали?) Однако, эти массо-габаритные характеристики обманчивы. Не забывайте, что рабочее тело этих машин -- воздух. Они сосут воздух из атмосферы и выкидывают его обратно в атмосферу. Так что невидимая на фото атмосфера -- неотъемлемая часть этих машин.

В космос, понятно, всю атмосферу взять нельзя. Так что помимо видимых на приведенных фотографиях машин придется выводить на орбиту какой-то объем, видимо, в несколько раз (на порядок?) больший, чем сама машина. Я назвал ее "холодной частью установки" в первом посте. Вот она-то в никакие ворота и ни на какую ракету и не лезет, имхо.

Вы правы, так и есть
бОльшая часть космической ЯЭУ на цикле Брайтона - это холодильник-излучатель
процентов 80-90 по массе
вы посмотрите картинки и почитайте про отечественный проект ТЭМ.
и заодно про проект НАСА Prometheus 10-летней давности

[Алексей Любопытный]

Андрей Андреев пишет:
Про температурный распад воды я не в курсе. А вот режимы ТЭЦ я знаю неплохо.

В любом случае положительной реакции водорода с кислородом (с выделением дополнительного тепла) при температуре выше 1500 градусов не будет.

[Алексей Любопытный]

vlad7308 пишет:
любая обратимая химическая реакция (диссоциация в т.ч.) всегда протекает в обе стороны, температура (и др внешние условия) только сдвигают точку равновесия

vlad7308[/USER] пишет:
ничего подобного химия нам не говорит

И повторили то же самое, что сказал я. Вы невнимательны.

[Алексей Любопытный]

Умники, которые желают получить температуру от соединения очень горячего водорода (>1500 С) с кислородом ничего не добьются. Выделения тепла, а соответственно дополнительной кинетической энергии частиц реактивной струи не будет.

[Алексей Любопытный]

Андрей Андреев пишет:
Можно поднять КПД, если в холодильнике держать полностью сконденсировшийся металл и сжимать его насосом

Может это проблема терминологии, но меня это определение, которое я встречаю второй раз в этой теме определённо задевает, так как ни вода ни жидкий металл не сжимаются.

[Алексей Любопытный]

Андрей Андреев пишет:
Не знаю, об этом ли думали те, кто предлагали ГТ для преобразования тепловой энергии в электричество. Но по-другому выйти на сотню кВт электрической мощности и остаться в габаритах пресловутого транспортного контейнера я не представляю как. Но в такой схеме достаточно высокая температура всех элементов, парообразный и жидкий металл. По-моему, и на Земле-то на подобное никто еще не замахивался.. Хотя на Земле это может быть сложнее -- кислород, вода вокруг, люди опять же..

Да что же это такое. Я же тут приводил и ссылки и фотографии американских турбин, которые в габарите с транспортный контейнер (на самом деле меньше из з-за управляющей электроники, топливных систем и аккумуляторов) получают 1МВт электроэнергии.

[Алексей Любопытный]

Андрей Андреев пишет:
В космос, понятно, всю атмосферу взять нельзя. Так что помимо видимых на приведенных фотографиях машин придется выводить на орбиту какой-то объем, видимо, в несколько раз (на порядок?) больший, чем сама машина. Я назвал ее "холодной частью установки" в первом посте. Вот она-то в никакие ворота и ни на какую ракету и не лезет, имхо.

Уравнения Бойля-Мариотта и Гей-Люссака говорят нам о том, что мы не обязаны упираться в объём. У нас есть ещё два параметра, которые мы можем регулировать, это температура и давление.

Температура в американских турбинах "всего" около 300 градусов Цельсия.

[Алексей Любопытный]

Alex_II пишет:

Zveruga пишет:
Нет. В том виде, что запросили ни кто не пытался делать.

Не совсем в таком - но пытались - 11Б97
 http://www.astronautix.com/engines/11b97.htm

Вот про этот проект я и рассказывал, про Геркулес. Он был предшественником настоящего НИОКР ТЭМ. Но в том предшественнике ни чего не было сказано о машинном преобразовании энергии.