Ядерный Российский буксир для дальнего космоса

[Quetzalcoatl]

Тепловая машина это любая машина преобразующая тепло в работу, а у цикла Карно самый высокий КПД из возможных + обратимость (возможность использовать ее в качестве теплового насоса с той же эффективностью), поэтому создать тепловую машину с более высоким КПД нельзя иначе должен существовать вечный двигатель 2-города состоящий из теплового насоса по циклу Карно и тепловой машины с более высоким КПД.

Да, можно применить теорему Карно к термоэмиссионному преобразователю (кстати, к какому-то абстрактному?) и сделать глубокие философские выводы. Узнать максимально возможный теоретический КПД преобразователя? Зачем? Ведь этот преобразователь даже не работает по циклу Карно. Его КПД заведомо ниже. Пустая трата времени, ИМХО. 

[cross-track]

Т.е. имеются два термостата с разными температурами. Так что термодинамика рулит.

И поэтому вы считаете, что Ричардсон заблуждался и нужно описывать термоэлектронную эмиссию через законы термодинамики, а КПД соответственно выводить через "цикл Карно"?

Для вас Большая советская энциклопедия авторитет?

Термоэмиссионный преобразователь энергии (ТЭП), термоэлектронный преобразователь энергии, термоионный преобразователь энергии, устройство для непосредственного преобразования тепловой энергии в электрическую на основе явления термоэлектронной эмиссии. Простейший ТЭП состоит из двух электродов (катода, или эмиттера, и анода, или коллектора, изготовляемых из тугоплавких металлов, обычно Mo, Re, W), разделённых вакуумным промежутком (рис. 1). К эмиттеру от источника тепла подводится тепловая энергия, достаточная для возникновения заметной термоэлектронной эмиссии с поверхности металла. Электроны, преодолевая межэлектродное пространство (несколько десятых долей мм), попадают на поверхность коллектора, создавая на нём избыток отрицательных зарядов и увеличивая его отрицательный потенциал. Если непрерывно обеспечивать подвод тепла к эмиттеру и соответствующее охлаждение коллектора (который получает тепло от достигающих его электронов), то во внешней цепи будет поддерживаться электрический ток и таким образом совершаться работа. Так как ТЭП представляет собой по существу тепловую машину, рабочим телом которой служит «электронный газ» (электроны «испаряются» с эмиттера — нагревателя и «конденсируются» на коллекторе — холодильнике), то кпд ТЭП не может превосходить кпд Карно цикла.

[cross-track]

Тепловая машина это любая машина преобразующая тепло в работу, а у цикла Карно самый высокий КПД из возможных + обратимость (возможность использовать ее в качестве теплового насоса с той же эффективностью), поэтому создать тепловую машину с более высоким КПД нельзя иначе должен существовать вечный двигатель 2-города состоящий из теплового насоса по циклу Карно и тепловой машины с более высоким КПД.

Да, можно применить теорему Карно к термоэмиссионному преобразователю (кстати, к какому-то абстрактному?) и сделать глубокие философские выводы. Узнать максимально возможный теоретический КПД преобразователя? Зачем? Ведь этот преобразователь даже не работает по циклу Карно. Его КПД заведомо ниже. Пустая трата времени, ИМХО. 

Так мало какие тепловые машины работают по идеальному циклу Карно. И что с того?

[Nicky]

Так как ТЭП представляет собой по существу тепловую машину, рабочим телом которой служит «электронный газ» (электроны «испаряются» с эмиттера -- нагревателя и «конденсируются» на коллекторе -- холодильнике), то кпд ТЭП не может превосходить кпд Карно цикла.

Значит ли это, что для расчета реального КПД ТЭП подходит теорема Карно?

[cross-track]

Так как ТЭП представляет собой по существу тепловую машину, рабочим телом которой служит «электронный газ» (электроны «испаряются» с эмиттера -- нагревателя и «конденсируются» на коллекторе -- холодильнике), то кпд ТЭП не может превосходить кпд Карно цикла.

Значит ли это, что для расчета реального КПД ТЭП подходит теорема Карно?

Конечно, нет. Теорема Карно относится к идеальному циклу, и является обоснованием верхнего предела КПД.

[NightFlight]

Интересно понаблюдать эволюцию мечтаний о ядерном буксире (о реальных разработках говорить не приходится):

1. Ядерный двигатель с непосредственным нагревом рабочего тела в реакторе
2. Буксир с турбомашинным преобразованием и капельным холодильником
3. Буксир с турбомашинным преобразователем и "твердым" холодильником
4. Буксир с термоэмиссионным преобразователем и твердым холодильником

Вобщем, несмотря на крики я небывалой крутизне в этой сфере попытки сделать хоть что-то реальное свелись к использованию наработок СССР. По текущим мечтаниям хотят сделать "как в СССР, только больше", практически без использования каких-либо новых технологий.

[Quetzalcoatl]

Предлагаю подвести черту под обсуждением использования термоэмиссионного преобразователя в 450-киловаттном ТЭМ. Как не применяй к нему теорему Карно, как не считай его тепловым двигателем с "электронным паром", КПД у него почти как у паровоза и он мало перспективен для ТЭМ с такой мощностью. 

[Quetzalcoatl]

3. Буксир с турбомашинным преобразователем и "твердым" холодильником

Кстати, с каким турбомашинным преобразователем? По циклу Ренкина или по циклу Брайтона? И что такое "твердый" холодильник? Он один в своем роде? Или можно налепить несколько (десятков) вариантов? 

[Shin]

Предлагаю подвести черту под обсуждением использования термоэмиссионного преобразователя в 450-киловаттном ТЭМ. Как не применяй к нему теорему Карно, как не считай его тепловым двигателем с "электронным паром", КПД у него почти как у паровоза и он мало перспективен для ТЭМ с такой мощностью. 

Одобрямс

[Андрюха]

Интересно понаблюдать эволюцию мечтаний о ядерном буксире (о реальных разработках говорить не приходится):

1. Ядерный двигатель с непосредственным нагревом рабочего тела в реакторе
2. Буксир с турбомашинным преобразованием и капельным холодильником
3. Буксир с турбомашинным преобразователем и "твердым" холодильником
4. Буксир с термоэмиссионным преобразователем и твердым холодильником

Вобщем, несмотря на крики я небывалой крутизне в этой сфере попытки сделать хоть что-то реальное свелись к использованию наработок СССР. По текущим мечтаниям хотят сделать "как в СССР, только больше", практически без использования каких-либо новых технологий.

Первое - это ЯРД (он иногда еще рассматривается в проектах, но, например в качестве буксира до ОИСЛ нецелесообразен), вообще не имеющий отношения к ЯЭРДУ. Либо то, либо другое
Что за твердый холодильник? Панельный?
Если это эволюция, почему термоэмиссионный стоит после турбомашинного? Сначала рассматривали термоэмиссионный вариант.

[NightFlight]

Первое - это ЯРД (он иногда еще рассматривается в проектах, но, например в качестве буксира до ОИСЛ нецелесообразен),

Целесообразен, поскольку дает гораздо более короткие времена перелета. Да и вообще не любой маневр можно выполнить малой тягой.

Если это эволюция, почему термоэмиссионный стоит после турбомашинного? Сначала рассматривали термоэмиссионный вариант.

Сначала рассматривали турбомашинный.

[Андрюха]

Первое - это ЯРД (он иногда еще рассматривается в проектах, но, например в качестве буксира до ОИСЛ нецелесообразен),

Целесообразен, поскольку дает гораздо более короткие времена перелета. Да и вообще не любой маневр можно выполнить малой тягой.

Если это эволюция, почему термоэмиссионный стоит после турбомашинного? Сначала рассматривали термоэмиссионный вариант.

Сначала рассматривали турбомашинный.

Когда сначала? Нужно понять точку отсчёта. "Геркулес" термоэмиссионный. Если речь только о нынешнем "Зевсе" причем тут тогда вообще ЯРД? Всё в кучю...

[NightFlight]

Я писал про российские потуги в этой области. Геркулес - не российский.

Про ЯРД говорил Коротеев А.С. в своем докладе примерно в таком ключе: "Для высокого удельного импульса ЯРД требует высокой температуры твелов, а это сложно, поэтому перешли к турбомашинному преобразованию и ЭРД"

[Андрюха]

Я писал про российские потуги в этой области. Геркулес - не российский.

Про ЯРД говорил Коротеев А.С. в своем докладе примерно в таком ключе: "Для высокого удельного импульса ЯРД требует высокой температуры твелов, а это сложно, поэтому перешли к турбомашинному преобразованию и ЭРД"

В смысле Геркулес не российский? А чей, может США?

[NightFlight]

В смысле Геркулес не российский? А чей, может США?

Советский.

[Diy]

Предлагаю подвести черту под обсуждением использования термоэмиссионного преобразователя в 450-киловаттном ТЭМ. Как не применяй к нему теорему Карно, как не считай его тепловым двигателем с "электронным паром", КПД у него почти как у паровоза и он мало перспективен для ТЭМ с такой мощностью. 

Мгм, теорема, не требующая доказательств    . Даже если исходить из якобы невозможности поднять КПД термоэмиссии, у нее есть ключевое преимущество - высокая температура ХИ и отсутствие проблем с площадью радиаторов из-за высокой плотности потока излучения.

[Quetzalcoatl]

Про ЯРД говорил Коротеев А.С. в своем докладе примерно в таком ключе: "Для высокого удельного импульса ЯРД требует высокой температуры твелов, а это сложно, поэтому перешли к турбомашинному преобразованию и ЭРД"

Да, но для своего проекта он предложил тоже не совсем низкую температуру. По его словам предполагается нагревать газ до 1500 К (1600 К?) и подавать его на турбину. 1500 К - это многовато для высокооборотистой (30000-60000 об/мин)  газовой турбины. И хороший вопрос, какова расчетная температура на входе компрессора? Это все (высокотемпературные газоохлаждаемая РУ и турбокомпрессор) настолько не просто, что Коротеев рассказывает только о "возможных путях  решений этих проблем". Поэтому до практической реализации этого проекта еще очень далеко.

[Diy]

Как я понимаю, почему стоит начать с термоэмиссионного Зевса. Он может быть создан максимально быстро, т.к. нужен небольшой холодильник-излучатель и уже в СССР отработаны компоненты такой ЯЭДУ, нет необходимости долго создавать что-то принципиально новое вроде высокооборотной  турбины с большим ресурсом, капельного ХИ итп. Разве что при невозможности быстро поднять КПД термоэмиссии будет нужен более мощный реактор. 

А в дальнейшем, если турбомаш почему-то посчитается более перспективным, можно постепенно переходить на него по мере готовности капельного ХИ, турбины итп.

[Quetzalcoatl]

Он может быть создан максимально быстро, т.к. нужен небольшой холодильник-излучатель и уже в СССР отработаны компоненты такой ЯЭДУ

Серьезно? А в СССР были отработаны космические РУ мощностью 10 МВт со встроенным термоэмиссионным преобразователем с КПД 4,5%, чтобы можно было выдать 450 кВт электроэнергии на ЭРДУ? Нет? Ну, когда будут отработаны, тогда и приходите. 

[Diy]

Он может быть создан максимально быстро, т.к. нужен небольшой холодильник-излучатель и уже в СССР отработаны компоненты такой ЯЭДУ

Серьезно? А в СССР были отработаны космические РУ мощностью 10 МВт со встроенным термоэмиссионным преобразователем с КПД 4,5%, чтобы можно было выдать 450 кВт электроэнергии на ЭРДУ? Нет? Ну, когда будут отработаны, тогда и приходите. 

Ну Росатому оно полегче, чем капельные ХИ, уникальные турбины итп.