Ядерный двигатель

[Алексей Любопытный]

Старый пишет:

Zveruga пишет:
генератором Петрика

   

Дело в том, что этот обычный циклон с давно известным эффектом разделения температур по слоям, мой одноклассник изучал ещё в 90-ых годах в институте. Учился он на котло- и реакторо- строении. Тогда многие не верили, что эффект разделения температур в вихре вообще существует. Но он подтвердил это экспериментально.

Но вот о КПД такого процесса нагревания жидкости я тогда прослушал.

Такие вихревые разделители горячих и холодных потоков используются в Сколково. И Сколково тогда сильно досталось за то, что оно якобы поддержало науку Петрика.


Эффект реален.

[Алексей Любопытный]

Выходит вихрь перераспределяет энтропию. А нам как раз нужно управлять энтропией для увеличения эффективности холодильника.

[Kap]

vlad7308 пишет:
алюминий 0.5мм при 700К (427С) по прочности примерно как тряпочка

А если алюминиевый сплав?

[vlad7308]

Kap пишет:

vlad7308 пишет:
алюминий 0.5мм при 700К (427С) по прочности примерно как тряпочка

А если алюминиевый сплав?

не знаю. у сплавов все куда сложнее, а я не инженер
у того же Д16 температура отжига кажется близка к этой, и что с ним будет при этой температуре - понятия не имею.

да и неважно это все.
я уже писал выше, что оценивать массу радиатора по удельной массе тонкой пластины - неправильно
это примерно как оценивать массу дома по удельной массе штукатурки или обоев

[Дмитрий Инфан]

Главное, что работать радиатор должен тысячи часов (если не десятки тысяч). Поэтому стальной сплав (вроде тех, что применяются при изготовлении самолётных ТРД) подойдёт лучше.

[mihalchuk]

Zveruga пишет:

Татарин пишет:
проще и заведомо ЛУЧШЕ (по фундаментальным причинам) повысить температуру холодильника через повышение температуры сбросного тепла преобразователя.

Способы бывают разные. В турбулентном потоке происходит разделение горячей и холодной фракции газов. Таким способом можно повышать эффективность охлаждения подавая на холодильник более горячее рабочее тело.

Способы бывают разные, но ничто не даётся бесплатно. Можно, например, взять рабочее тело потяжелее (типа йада), радиаторы отодвинуть подальше, раскрутить аппарат вокруг оси. За счёт центробежного сжатия температура теплоносителя возрастёт, излучение усилится. Но... ничто не бывает бесплатным.

[Alexey K.]

Интересный факт (ну, многие и так его наверное знают). Теплопроводность в металлах очень высокая, потому как отдельный вклад вносит движение электронов. Но выйдя на поверхность электроны не могут её покинуть из-за кулоновского барьера. В термоэмиссии эта проблема частично (но не полностью!) решается ионизированным цезием. Ну, а в отсутствие положительного заряда над нагретыми металлами образуется облако электронов в приповерхностном слое.
Алюминий или там медь были бы отличными металлами для термоэмиссии. Во первых электросопротивление низкое, а во вторых степень черноты копеечная, особенно у алюминия - он блестючий, а значит меньше потери тепла излучением. Но, к сожалению, температура плавления никакая.

[Алексей Любопытный]

mihalchuk пишет:

Zveruga пишет:

Татарин пишет:
проще и заведомо ЛУЧШЕ (по фундаментальным причинам) повысить температуру холодильника через повышение температуры сбросного тепла преобразователя.

Способы бывают разные. В турбулентном потоке происходит разделение горячей и холодной фракции газов. Таким способом можно повышать эффективность охлаждения подавая на холодильник более горячее рабочее тело.

Способы бывают разные, но ничто не даётся бесплатно. Можно, например, взять рабочее тело потяжелее (типа йада), радиаторы отодвинуть подальше, раскрутить аппарат вокруг оси. За счёт центробежного сжатия температура теплоносителя возрастёт, излучение усилится. Но... ничто не бывает бесплатным.

Всё верно, но так как конечная цель это не КПД энергогенерации, а ускорение всего корабля, то средства уменьшения массы должны быть довольно интересны для проектировщиков.

[alex82]

люди добрые, прошу заранее прощения, если кого обидел, что с воронежским со времен СССР двигателем?

[impetus]

Zveruga пишет:
Тогда многие не верили, что эффект разделения температур в вихре вообще существует. Но он подтвердил это экспериментально.

Вики: "1936 года играл академик Капица, в частности предложивший усовершенствованную конструкцию турбодетандера, позволившую поднять его КПД на целых 15-20 % — с 0,52-0,58 до 0,79-0,83"

[Татарин]

Zveruga пишет:

Татарин пишет:
проще и заведомо ЛУЧШЕ (по фундаментальным причинам) повысить температуру холодильника через повышение температуры сбросного тепла преобразователя.

Способы бывают разные. В турбулентном потоке происходит разделение горячей и холодной фракции газов. Таким способом можно повышать эффективность охлаждения подавая на холодильник более горячее рабочее тело.

А эффективность холодильника, действительно зависит от перечисленных мной выше факторов и можно проанализировать возможность использования любого из них.

Охх... НЕЛЬЗЯ.
Потому что это "разделение" - это опять тот же тепловой насос. Который тратит на это разделение механическую энергию.
Ещё раз: второе начало - это ФУНДАМЕНТАЛЬНОЕ ограничение. Лежащее в основе. Обходить его точно так же разумно, как обходить первое начало (закон сохранения энергии)... не надо думать, что вот сейчас особо хитрое колёсико + правильная проволочка помогут. Не помогут.

[Татарин]

Alexey K. пишет:
Интересный факт (ну, многие и так его наверное знают). Теплопроводность в металлах очень высокая, потому как отдельный вклад вносит движение электронов. Но выйдя на поверхность электроны не могут её покинуть из-за кулоновского барьера. В термоэмиссии эта проблема частично (но не полностью!) решается ионизированным цезием. Ну, а в отсутствие положительного заряда над нагретыми металлами образуется облако электронов в приповерхностном слое.
Алюминий или там медь были бы отличными металлами для термоэмиссии. Во первых электросопротивление низкое, а во вторых степень черноты копеечная, особенно у алюминия - он блестючий, а значит меньше потери тепла излучением. Но, к сожалению, температура плавления никакая.

Эффективность термоэмиссии мало зависит от сопротивления, главный фактор - работа выхода, которая определяет насколько сильно электрон удерживается. В общем случае она зависит ещё от направления и формы поверхности.
Если посмотреть на таблицу, то можно увидеть, что алюминий для термоэмиссии отвратителен.

Лучшие "тривиальные" материалы - цезий и рубидий.

Нетривиальные материалы - нанопроволочки из платины или углеродные нанотрубки используют анизотропность свойств материалов (поперёк из нанотрубки электрону выскочить сложнее, чем вдоль).

[Владимир Шпирько]

Татарин пишет:
Способы бывают разные. В турбулентном потоке происходит разделение горячей и
холодной фракции газов. Таким способом можно повышать эффективность охлаждения
подавая на холодильник более горячее рабочее тело.

Разделение  ?Фракций Газа? в потоке - это бред. Потому, что у газа нет фракций! Весь газ - это одна фракция.  Наблюдая разные температуры в потоке, сделали неверный вывод.  В турбулентном потоке - в разных точках разные скорости, а следовательно и давления. И как следствие и температуры.  Просто обычно этим пренебрегают, беря средние величины.

[vlad7308]

Владимир Шпирько пишет:

Татарин пишет:
Способы бывают разные. В турбулентном потоке происходит разделение горячей и
холодной фракции газов. Таким способом можно повышать эффективность охлаждения
подавая на холодильник более горячее рабочее тело.

Разделение ?Фракций Газа? в потоке - это бред. Потому, что у газа нет фракций! Весь газ - это одна фракция. Наблюдая разные температуры в потоке, сделали неверный вывод. В турбулентном потоке - в разных точках разные скорости, а следовательно и давления. И как следствие и температуры. Просто обычно этим пренебрегают, беря средние величины.

ага
монгольфьеры летают исключительно по недоразумению

[mihalchuk]

vlad7308 пишет:

Владимир Шпирько пишет:

 Зверюга пишет:
Способы бывают разные. В турбулентном потоке происходит разделение горячей и
холодной фракции газов. Таким способом можно повышать эффективность охлаждения
подавая на холодильник более горячее рабочее тело.

Разделение ?Фракций Газа? в потоке - это бред. Потому, что у газа нет фракций! Весь газ - это одна фракция. Наблюдая разные температуры в потоке, сделали неверный вывод. В турбулентном потоке - в разных точках разные скорости, а следовательно и давления. И как следствие и температуры. Просто обычно этим пренебрегают, беря средние величины.

ага
монгольфьеры летают исключительно по недоразумению

Я не очень верю в это разделение. Одно дело поток газа при состоянии, близком к пару и низкой температуре (соответственно - скорости молекул), другое - газ при сотнях Кельвинов.

[dj-chis]

Alexey K. пишет:
Алюминий или там медь были бы отличными металлами для термоэмиссии. Во первых электросопротивление низкое, а во вторых степень черноты копеечная, особенно у алюминия - он блестючий, а значит меньше потери тепла излучением. Но, к сожалению, температура плавления никакая.

Замените на серебро и будет вам щастье

[Старый]

vlad7308 пишет: 
ага
монгольфьеры летают исключительно по недоразумению  

У монгольфьеров "горячая и холодная фракции" разделены оболочкой. Уберите у него оболочку и будет вам несчастье.

[pkl]

alex82 пишет:
люди добрые, прошу заранее прощения, если кого обидел, что с воронежским со времен СССР двигателем?

Эээ... речь о РД-0410?

[pkl]

Andrey пишет:

Дмитрий Инфан пишет:
Мощность излучения с квадратного метра также возрастёт в разы (конкретно, при росте температуры с 700 К до 1200 К - в 4,35 раза).

Мощность от температуры в четвертой же степени.
Соответственно в 8.6 раз.
Вы где-то двоечку потеряли.  

Тогда это не сталь должна быть, а что-то вроде ниобия, тантала или молибдена.

[Alexey K.]

Татарин пишет:
Эффективность термоэмиссии мало зависит от сопротивления, главный фактор - работа выхода , которая определяет насколько сильно электрон удерживается. В общем случае она зависит ещё от направления и формы поверхности.
Если посмотреть на таблицу, то можно увидеть, что алюминий для термоэмиссии отвратителен.

Вот этот момент я упустил, надо было глянуть в таблицу. Но зато у меди работа выхода выше, чем у алюминия, а электросопротивление важно для снижение омических потерь (они большие) в нагретом электроде.

А в целом хотел помыслить насчёт вклада электронного охлаждения в работу холодильника, но что-то не выходит каменный цветок - и электроны покинуть поверхность не могут и цепь остаётся незамкнута.

Ещё появилась мысль передавать электрическую мощность от яэу до пн по холодильнику, чтоб вклад в нагрев вносить, но похоже тоже не комильфо.

Татарин пишет:
Лучшие "тривиальные" материалы - цезий и рубидий.

Нетривиальные материалы - нанопроволочки из платины или углеродные нанотрубки используют анизотропность свойств материалов (поперёк из нанотрубки электрону выскочить сложнее, чем вдоль).

На данный момент лучший материал - это цезий в возбужденном состоянии. КПД повышается до 25% в лабораторных условиях