Ядерный двигатель

[SGS_67]

Юрий Темников пишет:

SGS_67 пишет:
И - лазер вовсе не обязателен, достаточно просто узкополосного источника света, так как границы зон фотоэлемента всё равно размыты тепловым движением

И кто мешает :Солнечный концентратор,жидкостный светофильтр-радиатор вблизи фокуса или на самом отражателе(?),радиатор на фотоэлементе.Всё равно будет легче чем обычная СБ.Пардон не по теме.

Нет, не легче, а в несколько раз тяжелее.
Кремниевая СБ имеет удельную массу 1,25-1,35 кг/м2, гетеропереходная - 1,6-1,8 кг/м2 (данные Кванта и Сатурна).
Потому-то концентраторы с радиаторами на орбиту и не возят.
.

[Юрий Темников]

SGS_67 пишет:
Нет, не легче, а в несколько раз тяжелее.
Кремниевая СБ имеет удельную массу 1,25-1,35 кг/м2, гетеропереходная - 1,6-1,8 кг/м2 (данные Кванта и Сатурна).
Потому-то концентраторы с радиаторами на орбиту и не возят.

Ось оно как!А то что площадь СБ уменьшится в несколько раз, а масса концентратора как минимум на порядок(м\кв)меньше чем у СБ уже не считается?(Случайно видел проектик СЭС с концентраторами)

[SGS_67]

garg пишет:
Ну еще вот http://www.azurspace.com/index.php/en/products/products-special
не космические, наземные -без концентраторов - 34%. Космические от этого производителя 30% - видимо проблемы с радиационной стойкостью.
И это не лабораторные - это продается. Хотя за деньги конечно конские.

Пропустил ваш этот пост как-то.
Из очень похожих ФЭП, делают СБ на Кванте и Сатурне.
С подсчитанной мною выше эффективностью.
Там черти в деталях водятся.
Например, земные при 80С имеют уже 30% эффективности. Голые пластины ФЭП, не батареи!

А космические имеют 28-29% при 28С, в основном, не из-за проблем с радиационной стойкостью, а из-за того, что оценка их эффективности производится для внеатмосферного солнечного спектра AM0,
тогда, как земных - для спектра AM1.5, более узкого и "удобного" для ФЭП.
Вот и вся хитрость.    

ЗЫ. Эффективность гетеропереходных космических пластин составит при 80С "всего лишь" 25%.
Тогда, как кремниевых - около 14 %, если верить этому вот даташиту:
http://www.azurspace.com/images/pdfs/0002162-00-03_DB_SIA.pdf

Учитывая, что удельная (на единицу площади) масса кремниевого ФЭП ниже в 2,7 раза, а цена - раз эдак в 100-1000, выбор для аппаратов с САС менее 5-7 лет, очевиден.

[SGS_67]

Юрий Темников пишет:

SGS_67 пишет:
Нет, не легче, а в несколько раз тяжелее.
Кремниевая СБ имеет удельную массу 1,25-1,35 кг/м2, гетеропереходная - 1,6-1,8 кг/м2 (данные Кванта и Сатурна).
Потому-то концентраторы с радиаторами на орбиту и не возят.

Ось оно как!А то что площадь СБ уменьшится в несколько раз,

 
Откуда такое сногсшибательное откровение?
Поясните, плиз, мне правда интересно.

 а масса концентратора как минимум на порядок(м\кв)меньше чем у СБ уже не считается?(Случайно видел проектик СЭС с концентраторами)

   
Чем дальше в лес, тем толще партизаны...

ЗЫ. Подумалось вдруг, что мы о каких-то разных вещах говорим.

[Александр]

   
Чем дальше в лес, тем толще партизаны...

ЗЫ. Подумалось вдруг, что мы о каких-то разных вещах говорим.

   Правильно мыслите товарищ!  
Во первых не по теме! Во вторых земные СБ не годятся в космосе и наоборот.
   В космосе практически ультрафиолетовый спектр солнечного света.  Сам лично держал в руках элементы 
   к СБ, к спутникам.  Характеристики тех и тех  значительно отличаются. В принципе можете проверить сходив на сайт производителя.  Может что новое и эффективное появилось в последние годы.

[mihalchuk]

DiZed пишет:
представьте комнату, изолированную, все объекты в ней находятся в состоянии термического равновесия (20 цельсиев, 300, 6000 - какая разница). среди оных - огромное вогнутое зеркало. будет ли в его фокусе температура хоть чуть иная, нежели в любой другой точке комнаты? Денис, хоть вы не разочаровывайте меня, не отвечайте "да" ; )

Незнание народом основ термодинамики иногда просто шокирует. Но для меня эта задача - загадка, ибо всё сказанное верно для состояния термодинамического равновесия. А кто скажет, есть ли в неравновесном случае принципиальная разница между степеню черноты больше и меньше единицы? Как сделать систему неравновесной (энергии в реакторе дохрена)?

[ExDi]

mihalchuk пишет:

 А кто скажет, есть ли в неравновесном случае принципиальная разница между степеню черноты больше и меньше единицы? Как сделать систему неравновесной (энергии в реакторе дохрена)?

про "степень черноты больше единицы" не уловил, пардон.. абсолютно черное тело на то и абсолютно черное, чтобы чернее не было ничего; никакое тело не может в условиях теплового равновесия излучать с единицы поверхности больше энергии, чем оно. это эффективный способ осмысления подобных задач - представлять оное в виде верхнего предела, за который никогда ничего высунуться не может, все остальное будет "только хуже". Если серый объект излучает или поглощает некоторый спектр - то этот спектр в любой своей части обязан находиться внутри спектра черного тела при той же температуре. Я подозреваю, что под "чернотой больше единицы" вы представляете как раз неравновесный объект с нетермодинамической заселенностью уровней; т.е. такой, который невозможно создать (ни гипотетически, ни практически), просто нагревая его; можно - только закачивая в него "нетепловую", высокопотенциальную энергию (электрическую, etc) "нетепловым" образом (электрический разряд, etc). но там о "черноте" вроде бы говорить уже просто не принято, я не помню, чтобы встречал такое.

если "серое" тело находится в стсоянии термодинамического равновесия - то его поверхность излучает меньше - и ровно в той же мере меньше поглощает, это никак не сказывается на собственно равновесии в замкнутой системе, но сказывается на скорости его достижения ввиду меньшей величины потока энергии, поглощаемой/излучаемой единицей поверхности. Зеркало "белый объект", не черный, но на его соучастии в равновесном поле излучения в комнате это никак не скажется. А вот в неравновесных, но стационарных условиях, когда через "серую" поверхность протекает направленный поток энергии - серость будет влиять на температуру, и объект окажется холоднее при падении на него определенного потока, но ему придется быть горячее при излучении такового.

Есть такая тонкость, которая здесь уже прозвучала: излучение, скажем, солнца, находится в равновесии с его поверхностью только в непосредственной близости к этой поверхности, когда его плотность соответствует Стефану-Больцману. Если мы вслед за излучением отдаляемся от солнца - то его плотность становится меньше, и значит оно уже не равновесно; оно сохраняет свою цветовую температуру - но только как родимое пятно. на поверхности земли при плотности излучения киловатт на квадратный метр черное тело будет в стационарном состоянии иметь температуру - если я не напутал (следите за руками!) примерно 90 цельсиев.
эта собственно и есть та самая "температура" перед линзой, которую здесь ранее поминали. следует четко понимать, что "стационарное" и "равновесное" - разные вещи! и это именно стационарая температура, объект неравновесен по отношению к падающему излучению и соответственно к его цветовой температуре. а вот в фокусе линзы или зеркала можно получить образ солнца с плотностью энергии приближающейся (но не выше! это не позволят в т.ч. законы линейной оптики) солнечной - и соответствующей же будет температура объекта, помещенного в этот фокус, - и излучение по отношению к этому нагретому до приближающейся к солнечной температуре объекту уже будет приближаться к равновесному и по мощности, и по спектру. Т.е. линза или зеркало могут только виртуально "перенести" объект на поверхность солнца - но не более; и вроде же интуитивно понятно - если они не могут нагреть этот объект в комнате, находящейся на солнце, горячее, чем само солнце, - то с чего это у них получится на земле.

я понимаю, что тривиальные вещи говорю.. но что-то после этой темы мне уже не кажется, что это "ежу понятно"

[ExDi]

хе-хе, а с стационарной температурой объекта, нагреваемого солнечным светом на орбите земли, все похоже забавнее и неоднозначнее: если мы рассматриваем плоскость (черный металлический лист), перепендикулярный солнцу и теплоизолированный с другой стороны, т.е. могущий отдавать энергию только в том же, обратном, направлении - то да, около плюс 100 цельсиев. а вот если маленькая черная металлическая сфера, температура в которой распределяется равномерно, - то площадь воспринимающей поверхности = площадь круга-проекции, она в 4 раза меньше, чем площадь излучающей = площадь сферы; и тогда стационарная температура около минус 15 цельсиев ; )

[mihalchuk]

Вообще-то это голимая термодинамика уровня второго закона. Однако, абсолютно чёрное тело по-определению - тело, поглощающее все виды излучения в неограниченном количестве. То есть, оно способно поглотить больше, чем излучить по закону Стефана-Больцмана, независимо от длины волны поглощаемого излучения. Правда, при этом оно будет нагреваться/охлаждаться, пока не наступит термодинамическое равновесие. При этом поглощённый спектр может быть каким угодно, а переизлучённый будет классическим.
Но и тут есть казусы. В потоке энергии может существовать система, которая это равновесие смещает. Например, излучает газ с начальным давлением и температурой. Если взять одну часть газа и совершить им работу над другой частью, то у первой части температура упадёт, у второй вырастет. Причём в идеальном случае даже общая энтропия не изменится. Но так мощность излучения у нас пропорциональна четвёртой степени температуры, так что теплосъём увеличится.
И надо понимать, что процесс излучения - это не область каких-то законов сохранения, это диссипация энергии.

[ExDi]

mihalchuk пишет:
Но и тут есть казусы. В потоке энергии может существовать система, которая это равновесие смещает. Например, излучает газ с начальным давлением и температурой. Если взять одну часть газа и совершить им работу над другой частью, то у первой части температура упадёт, у второй вырастет. Причём в идеальном случае даже общая энтропия не изменится. Но так мощность излучения у нас пропорциональна четвёртой степени температуры, так что теплосъём увеличится.

увы, не понял; можно какую-нибудь модельку такой системы? как это - "..им совершить "? если вы разделили газ на две части, и если перед этим они находились в термическом равновесии - то они и будут продолжать находиться в равновесии, и одна часть никак не может совершить работу над другой (пока вы не введете в систему холодильную установку и не подведете к ней энергию извне). именно никак нельзя сделать так, чтобы сама собой у одной части температура упала, а у другой при том возросла. Система, в которой одна часть холоднее, другая - горячее, всегда и строго имеет энтропию меньше, чем такая же без градиентов, соответственно и переход к ней строго означает уменьшение энтропии.

И надо понимать, что процесс излучения - это не область каких-то законов сохранения, это диссипация энергии

диссипация, да; но термодинамика постулирует имено что любые процессы диссипации в конечном итоге в интергалах по всей системе дают везде и всегда строго выигрыш по энтропии и проигрыш по свободной энергии. т.е. в целом всегда "может получиться только хуже" - хотя иногда  - локально - интереснее ; )

[Кубик]

Юрий Темников пишет: И кто мешает :Солнечный концентратор,жидкостный светофильтр-радиатор вблизи фокуса или на самом отражателе(?),радиатор на фотоэлементе.Всё равно будет легче
чем обычная СБ.Пардон не по теме.

Пардон принят, а что делает светофильтр - забыли? Он поглощает всё вам ненужное, а это бОльшая часть энергии солнечного спектра..И куда это девать? Радиатор невесом и мал? Уж тогда предлагайте делитель спектра, работающий в каждом канале на свои фотоячейки, типа дифракционной решётки, что ль...  

[mihalchuk]

DiZed пишет:
увы, не понял; можно какую-нибудь модельку такой системы? как это - "..им совершить "? если вы разделили газ на две части, и если перед этим они находились в термическом равновесии - то они и будут продолжать находиться в равновесии, и одна часть никак не может совершить работу над другой (пока вы не введете в систему холодильную установку и не подведете к ней энергию извне). именно никак нельзя сделать так, чтобы сама собой у одной части температура упала, а у другой при том возросла. Система, в которой одна часть холоднее, другая - горячее, всегда и строго имеет энтропию меньше, чем такая же без градиентов, соответственно и переход к ней строго означает уменьшение энтропии.

Так в нашем случае холодильник уже есть. Ставим обыкновенный поршневой двигатель, в одном цилиндре газ расширяется, в другом - сжимается. Давления и температуры на выходе разные. Птом всё это попадает в холодильник-излучатель, а лучше - ещё и конденсатор. Размеры теплообменника меньше, но появляются поршни с цилиндрами. Как-то так. Принцип есть Осталось только найти подходящий физический процесс и построить недорогую и лёгкую машинку под него. А вот здесь я пас. Пока.

[Chilik]

mihalchuk пишет:
Однако, абсолютно чёрное тело по-определению - тело, поглощающее все виды излучения в неограниченном количестве. То есть, оно способно поглотить больше, чем излучить по закону Стефана-Больцмана, независимо от длины волны поглощаемого излучения. 

Абсолютно чёрное тело имеет коэффициент поглощения, равный коэффициенту испускания. И оба равны единице для любых длин волн. И никак иначе. Потому что только в этом случае в той самой изотермической комнате, где свалена всякая фигня (включая фокусирующие зеркала) это самое а.ч.т. не будет самостийно нагреваться или охлаждаться.

[ExDi]

mihalchuk пишет:
Так в нашем случае холодильник уже есть. Ставим обыкновенный поршневой двигатель, в одном цилиндре газ расширяется, в другом - сжимается.

не, все равно не понял. не сами же расширяются-сжимаются? мы крутим его? и совершаем работу?

там вполне строго: возьмем систему при температуре t0, с теплоемкостью cp. разделим на две части, пусть будут равные. Одну нагреем на dt, вторую охладим на ту же dt. пусть теплоемкость неизменна, тогда тепловой баланс сохраняется. Но энтропия системы в целом изменится как dS=1/2*int(cp/T, t0, t0+dt)-1/2*int(cp/T, t0-dt,t0), поскольку для первого интервала T для всех значений больше, чем для второго, соответственно cp/T меньше, и разность двух интегралов строго отрицательна, что эквивалентно уменьшению энтропи при разделении системы на две части и их симметричном охлаждении-нагревании. А свободная энергия, т.е. работа над системой, в заданных нами условиях изоэнтальпийности, G=-T*dS, т.е. положительна, т.е. совершается над системой, т.е. нам надо затратить энергию. нам было проще и эффективнее не мудрить, а сразу перевести эту энергию в излучение

[oby1]

 А вот ежели взять энное кличество сфероконей в ваккуме, и наделить их отрицательной плотностью энергии поля Хиггса. А? умнО?

[SGS_67]

Александр пишет:

   
Чем дальше в лес, тем толще партизаны...

ЗЫ. Подумалось вдруг, что мы о каких-то разных вещах говорим.

Правильно мыслите товарищ!
Во первых не по теме!

Ну, так вот и объясните "не по теме", отчего это "площадь СБ уменьшится в несколько раз"?
А также почему "масса концентратора как минимум на порядок(м\кв)меньше чем у СБ"?
И закроем эту не-тему.

Во вторых земные СБ не годятся в космосе и наоборот. 

Чушь, от слова полная.
Вместо того, чтоб её производить, почитали бы учебник Зи, который я приводил здесь. Там очень доходчиво всё расписано. С картинками, кстати.  
Космические и земные многопереходные ФЭП принципиально идентичны, и отличаются лишь оптимизацией ширины запрещённых зон каскадов, для лучшего соответствия спектрам AM0 и AM1.5, поскольку формальные критерии качества определяются именно для них. Но это - разница в эффективности 1-2%.
Тонкости, навроде стойкости к различным факторам, опустим.

В космосе практически ультрафиолетовый спектр солнечного света.

Столько ерунды в одном посте редко кому удаётся сгенерить... 
Прежде,чем произвести очередную порцию, подумайте о том, что вы пишете.

 Сам лично держал в руках элементы 
к СБ, к спутникам. Характеристики тех и тех значительно отличаются.

Вы это на глаз, или на вес определили? 
Вместо того, чтобы искать отличия, попробуйте хотя б понять, как вообще работает фотоэлемент.
Это нескоьлко сложнее, чем топтать клавиатуру от балды, но гораздо полезнее.

[garg]

SGS_67 пишет:
Ну, так вот и объясните "не по теме", отчего это "площадь СБ уменьшится в несколько раз"?
А также почему "масса концентратора как минимум на порядок(м\кв)меньше чем у СБ"?
И закроем эту не-тему.

Ни сколько я в теме - предполагаются пленочные концентраторы - по типу зонных пластин Френеля. Это довольно громоздко и высокая механическая сложность, но одновременно можно реализовать и светофильтр - отсекать бесполезную часть спектра - за одно меньше нагрев и соответственно радиаторы. 
На пленочной оптике даже был проект орбитального телескопа - с разрешающей способностью как у телескопа с апертурой в 10 м при физ. размере пленки-объектива метров в 30.

[mihalchuk]

Chilik пишет:
Абсолютно чёрное тело имеет коэффициент поглощения, равный коэффициенту испускания. И оба равны единице для любых длин волн.

Это в равновесном случае.

[mihalchuk]

DiZed пишет:

mihalchuk пишет:
Так в нашем случае холодильник уже есть. Ставим обыкновенный поршневой двигатель, в одном цилиндре газ расширяется, в другом - сжимается.

не, все равно не понял. не сами же расширяются-сжимаются? мы крутим его? и совершаем работу?

там вполне строго: возьмем систему при температуре t0, с теплоемкостью cp. разделим на две части, пусть будут равные. Одну нагреем на dt, вторую охладим на ту же dt. пусть теплоемкость неизменна, тогда тепловой баланс сохраняется. Но энтропия системы в целом изменится как dS=1/2*int(cp/T, t0, t0+dt)-1/2*int(cp/T, t0-dt,t0), поскольку для первого интервала T для всех значений больше, чем для второго, соответственно cp/T меньше, и разность двух интегралов строго отрицательна, что эквивалентно уменьшению энтропи при разделении системы на две части и их симметричном охлаждении-нагревании. А свободная энергия, т.е. работа над системой, в заданных нами условиях изоэнтальпийности, G=-T*dS, т.е. положительна, т.е. совершается над системой, т.е. нам надо затратить энергию. нам было проще и эффективнее не мудрить, а сразу перевести эту энергию в излучение

Ничего крутить не надо. Газ расширяется (одна часть) и сжимается (другая) адиабатически.

[ExDi]

mihalchuk пишет:
Ничего крутить не надо. Газ расширяется (одна часть) и сжимается (другая) адиабатически.

гм.. как это??? сам собой? вы же шутите? не пугайте меня так..