Ядерный Российский буксир для дальнего космоса

[cross-track]

Ведь по мере нагрева водорода от 20К до 2800К термодинамический КПД (КПД цикла Карно) будет уменьшаться.

Эээ? Водород заходит в цикл уже нагретым. Если у нас 2 цикла, то температуру на входе в компрессор (и в первый и во второй) можно установить в 1500К. При среднем покзателе адиабаты для водорода в диапазоне 1500-2000К в 1,33, получаем что при трёхкратном сжатии, водород в компрессоре нагреется с 1500К до 2000К. И ещё на 800К подогреет реактор. Нормальный такой рабочий процесс, КПД не супернизкий. Полсле реактора - турбина первого контура, после турбины первого контура - опять охлаждение до 1500К и подача в компрессор второго контура. Ничего не "нагревается в впроцессе" режимы стационарные

Насколько я вас понял, водород служит, в том числе, и для отвода тепла от генератора к холодильнику, т.е. как холодильник тепловой машины (генератора). Но из-за конечной теплоемкости по мере сброса тепла в холодильник (в водород), он будет нагреваться, и поэтому эффективность тепловой машины (генератора) будет падать. Ведь тепловая машина работает на разности температур, а чем эта разность меньше, тем КПД меньше.

[telekast]

Но в обоих случаях без радиаторной установки остаётся вопрос "а кто будет охлаждать реактор после того, как все РТ из бака кончится?"

А кто охлаждает реактор ЯРД после того как РТ из бака кончится.

Система охлаждения. Ядерное топливо отработанное хранят в бассейнах. Там годами остаточное тепловыделение идёт.

[Буцетам]

Насколько я вас понял, водород служит, в том числе, и для отвода тепла от генератора к холодильнику, т.е. как холодильник тепловой машины (генератора). Но из-за конечной теплоемкости по мере сбросу тепла в холодильник (в водород), он будет нагреваться, и поэтому эффективность тепловой машины (генератора) будет падать.

У нас открытый цикл. В контуре холодильника циркулярует не один и тот же водород, а всё время новый

[Буцетам]

Но в обоих случаях без радиаторной установки остаётся вопрос "а кто будет охлаждать реактор после того, как все РТ из бака кончится?"

А кто охлаждает реактор ЯРД после того как РТ из бака кончится.

Система охлаждения. Ядерное топливо отработанное хранят в бассейнах. Там годами остаточное тепловыделение идёт.

Неверно. ЯРД после выработки рабочего тела заглушивается и заканчивает работу навсегда

[telekast]

Но в обоих случаях без радиаторной установки остаётся вопрос "а кто будет охлаждать реактор после того, как все РТ из бака кончится?"

А кто охлаждает реактор ЯРД после того как РТ из бака кончится.

Система охлаждения. Ядерное топливо отработанное хранят в бассейнах. Там годами остаточное тепловыделение идёт.

Неверно. ЯРД после выработки рабочего тела заглушивается и заканчивает работу навсегда

Ога. Те он одноразовый? Для каждой следующей доставки к Луне надо выводить новый? Нафиг, нафиг, кричали пьяные гости.

[cross-track]

Насколько я вас понял, водород служит, в том числе, и для отвода тепла от генератора к холодильнику, т.е. как холодильник тепловой машины (генератора). Но из-за конечной теплоемкости по мере сбросу тепла в холодильник (в водород), он будет нагреваться, и поэтому эффективность тепловой машины (генератора) будет падать.

У нас открытый цикл. В контуре холодильника циркулярует не один и тот же водород, а всё время новый

Не имеет значения, новый или старый. Для баланса энергии нам нужно знать, сколько тепла в принципе может съесть охлажденный водород. Водород нагревается, и отбирает тепло у генератора. Только так генерируется электричество, разве это не понятно?
Водород - это аккумулятор холода. Вы же его используете вместо радиатора, верно?

[Буцетам]

Водород нагревается, и отбирает тепло у генератора. Только так генерируется электричество, разве это не понятно?
Водород - это аккумулятор холода. Вы же его используете вместо радиатора, верно?

Ну вот если это понятно, зачем вы спрашиваете? Да, используется. И теплоёмкости водорода от выхода из бака и до входа в компрессор хватит чтобы обслужить 2-3 контура. Контуры все высокотемпературные, от 1500К и выше. Ещё вопросы?

[cross-track]

Водород нагревается, и отбирает тепло у генератора. Только так генерируется электричество, разве это не понятно?
Водород - это аккумулятор холода. Вы же его используете вместо радиатора, верно?

Ну вот если это понятно, зачем вы спрашиваете? Да, используется. И теплоёмкости водорода от выхода из бака и до входа в компрессор хватит чтобы обслужить 2-3 контура. Контуры все высокотемпературные, от 1500К и выше. Ещё вопросы?

Так какой КПД? Вы настаиваете на 20-25%? И если "да", то уточните, это в начале цикла, или в конце??

[Буцетам]

Так какой КПД? Вы настаиваете на 20-25%? И если "да", то уточните, это в начале цикла, или в конце??

Я не понимаю что значит "в начале цикла". После выхода на режим, система работает с постоянными параметрами. Температура на входе в компрессоры около 1500К, и на входе в компрессор 1го контура и на входе в компрессор второго. Температура во времени не меняется, до тех пор пока реактор не опустошит весь бак

[cross-track]

Так какой КПД? Вы настаиваете на 20-25%? И если "да", то уточните, это в начале цикла, или в конце??

Я не понимаю что значит "в начале цикла". После выхода на режим, система работает с постоянными параметрами. Температура на входе в компрессоры около 1500К, и на входе в компрессор 1го контура и на входе в компрессор второго. Температура во времени не меняется, до тех пор пока реактор не опустошит весь бак

У тепловой машины есть две характерные температуры - температура холодильника Тх и температура нагревателя Тг. Можно принять для оценок, что для генератора, вырабатывающего электричество, Тх=1500К, Тг=2800К, и КПД=25%?

[Старый]

Вы про реактор?

Он про стенки чёрного ящика. Как они нагреются до температуры выше температуры реактора?

За счёт электроэнергии. Нет таких законов, запрещающих использовать электричество для нагрева

[Старый]

Я не понимаю

Это заметно. 

[Буцетам]

У тепловой машины есть две характерные температуры - температура холодильника Тх и температура нагревателя Тг. Можно принять для оценок, что для генератора, вырабатывающего электричество, Тх=1500К, Тг=2800К, и КПД=25%?

Думаю да, но поскольку это цикл Брайтона, то принимать в расчёт нужно ещё и давление в цикле. Возьмите 3 атм до компрессора и 10 атм после компрессора, например. По КПД я думаю должно быть процентов 20-25, ага

[Старый]

соответственно охлаждение более сильное и радиатор не нужен.

Охлаждение внутри чёрного ящика нагретого сильнее чем реактор?

[Буцетам]

соответственно охлаждение более сильное и радиатор не нужен.

Охлаждение внутри чёрного ящика нагретого сильнее чем реактор?

Уууу

[cross-track]

У тепловой машины есть две характерные температуры - температура холодильника Тх и температура нагревателя Тг. Можно принять для оценок, что для генератора, вырабатывающего электричество, Тх=1500К, Тг=2800К, и КПД=25%?

Думаю да, но поскольку это цикл Брайтона, то принимать в расчёт нужно ещё и давление в цикле. Возьмите 3 атм до компрессора и 10 атм после компрессора, например. По КПД я думаю должно быть процентов 20-25, ага

Сделаем грубую оценку.
При разнице температур в 1300К тепло Q перетекает от Тг=2800К к Тх=1500К, но только 1/4 тепла Q идет на выработку эл.энергии. Если мы хотим использовать эту эл.энергию на повышение температуры, то эта 1/4 тепла Q сможет повысить температуру только на четверть разницы температур в 1300К, т.е. повышение температуры будет 325К. Таким образом, максимально возможная температура водорода будет 2800К+325К=3125К.

[telekast]

Я вот думаю, в нафига этот трэш с рекуператором и отдельными контурами(чтобы под этим не подразумевалось). Температуры перед компрессоров у обоих потоков одинаковы, на выходе из компрессора, перед реактором/ми тоже, на выходе из реакторов тоже. Тогда можно выкинуть рекуператор нафиг и "впрыскивать" жидкий водород из бака в трубу обратки из турбины к компрессору, получить поток нужной температуры, сжать его в компрессоре, нагреть в реакторе, а после реактора поток поделить на две части: бОльшую в турбогенератор для выработки электричества, а меньшую в электросопло-нагреватель/ЭРД откуда его выбрасывать в космос. Получаем тот же абсолютно результат, но за меньшую массу, габарит, сложность и цену. Массовый расход через сопло должен быть равен массе впрыска из бака жидкого водорода.

[Буцетам]

Сделаем грубую оценку.
При разнице температур в 1300К тепло Q перетекает от Тг=2800К к Тх=1500К, но только 1/4 тепла Q идет на выработку эл.энергии. Если мы хотим использовать эту эл.энергию на повышение температуры, то эта 1/4 тепла Q сможет повысить температуру только на четверть разницы температур в 1300К, т.е. повышение температуры будет 325К. Таким образом, максимально возможная температура водорода будет 2800К+325К=3125К.

А почему бы и нет, оценка из первых принципов. Но это при одном контуре, а у нас их два! А то и 2,5 (условно)...прибавляйте ещё 320 градусов (а может и все 500). Уже неплохо, а?
А если у нас всего один контур, тогда температуру перед компрессором мы можем опустить, условно говоря, до нуля. Работа цикла вырастет, т.к. верхняя температура останется та же самая.
Но придётся повышать давление в цикле (иначе температура после турбины будет высокая, турбина "недоснимет" всю возможную энергию. А я бы хотел избежать высоких давлений, поэтому контуров будет несколько

[cross-track]

Сделаем грубую оценку.
При разнице температур в 1300К тепло Q перетекает от Тг=2800К к Тх=1500К, но только 1/4 тепла Q идет на выработку эл.энергии. Если мы хотим использовать эту эл.энергию на повышение температуры, то эта 1/4 тепла Q сможет повысить температуру только на четверть разницы температур в 1300К, т.е. повышение температуры будет 325К. Таким образом, максимально возможная температура водорода будет 2800К+325К=3125К.

А почему бы и нет, оценка из первых принципов. Но это при одном контуре, а у нас их два! А то и 2,5 (условно)...прибавляйте ещё 320 градусов (а может и все 500). Уже неплохо, а?
А если у нас всего один контур, тогда температуру перед компрессором мы можем опустить, условно говоря, до нуля. Работа цикла вырастет, т.к. верхняя температура останется та же самая.
Но придётся повышать давление в цикле (иначе температура после турбины будет высокая, турбина "недоснимет" всю возможную энергию. А я бы хотел избежать высоких давлений, поэтому контуров будет несколько

В моих прикидках нет зависимости от числа контуров, на входе лишь температуры холодильника и нагревателя и КПД. Самое главное, что вы можете использовать только четверть теплового потока для любого числа контуров.
Сделайте вашу оценку насколько можно повысить температуру всего водорода на выходе, то есть для полного потока всего водорода в сопле.

[Буцетам]

а после реактора поток поделить на две части: бОльшую в турбогенератор для выработки электричества, а меньшую в электросопло-нагреватель/ЭРД откуда его выбрасывать в космос. Получаем тот же абсолютно результат, но за меньшую массу, габарит, сложность и цену. Массовый расход через сопло должен быть равен массе впрыска из бака жидкого водорода.

1. А куда пойдёт поток после турбогенератора?
2. Если мы подаём часть потока в сопло сразу после реактора, то у этой части потока высокое давление. Значит мы недоиспользуем энергию полезным образом (не расширяем эту часть в турбине и не получаем электроэнергию).