Предельный ЖРД первой ступени

[октоген]

ГГГ Допускаем КИПЕНИЕ в рубашке охлаждения? Эт я думаю геморрой огромный будет... Читал работу в которой написано что компонент которым охлаждают КС кипеть не должен и не должен замерзать в теплообменнике.

[fagot]

Если давление выше критического, ничего кипеть не будет.

[mihalchuk]

у метана охлаждающие свойства в газообразном виде никакие, а расстояние от точки кипения до критической небольшое. Это делает его худшим охладителем, чем керосин, отсюда и предложения по использованию третьего компонента для охлаждения.

Не слышал, чтобы предлагалось использовать третий компонент для охлаждения метанового двигателя. Метан начинает разлагаться где-то при 800 С, и то на водород и этилен. А до сажеобразования ещё далеко - температура будет выше, чем та, при которой не выдержит стенка камеры.

[октоген]

Что-то давненько здесь жарких дискуссий не было:)
Подниму тему дабы оффтопы в других  не расцветали буйно.

Мнится мне что из РД-170 неплохо было бы сделать 6 горшковый движок на 1200т , при охлаждении камер третьим компонентом возможно даже тупрбоагрегата от прародителя хватит. Используя отработанные камеры и другие узлы РД-170 разработка более мощного собрата будет проще и быстрее. И цена одного мощного движка будет однозначно меньше чем кучи менее сильных на " сосисочных" носителях типа Ангары.

ПМСМ 1 ступень-1 двигатель, ну возможные рулевые не в счет.

[avmich]

Пожалуй, сделать РД-170-6 сложнее, чем РД-191. Заново самую сложную часть двигателя разрабатывать, с масштабированием вверх... Лучше уж тогда, наверное, попробовать сразу обсуждаемый в данной теме.

[Андрей Суворов]

у метана охлаждающие свойства в газообразном виде никакие, а расстояние от точки кипения до критической небольшое. Это делает его худшим охладителем, чем керосин, отсюда и предложения по использованию третьего компонента для охлаждения.

Не слышал, чтобы предлагалось использовать третий компонент для охлаждения метанового двигателя. Метан начинает разлагаться где-то при 800 С, и то на водород и этилен. А до сажеобразования ещё далеко - температура будет выше, чем та, при которой не выдержит стенка камеры.

Хрен с ним, с сажеобразованием, сколько тепла можно вогнать в жидкий метан от температуры кипения до критической точки? Ибо охлаждать газообразным метаном невозможно, в силу низкой теплоёмкости и теплопроводности!
Рабочая температура стенки из медных сплавов должна быть не выше 350 градусов. Ну, 380. Именно такое значение достигается у РД-107/108 чуть выше входа в критическое сечение. И это - температура газовой стенки, температура жидкостной стенки ниже градусов на полсотни, а температура охладителя - ещё минимум на полсотни при тех тепловых потоках, что нужны для охлаждения ЖРД.
При этом температура разложения имеет мало значения, если она ниже температуры жидкостной стенки. Но очень большое значение имеет теплоёмкость и теплопроводность охладителя. Поэтому спирт - лучший охладитель, чем керосин, а керосин - лучший, чем метан. Ибо газообразный метан плохо отбирает тепло от металлической стенки, несмотря на оребрение. Лишь водород является адекватным охладителем в газообразном состоянии, при большом давлении, хотя бы атмосфер 40. И то, его адекватность поддерживается за счёт низкого молекулярного веса продуктов сгорания, и, как следствие, меньшей температуры в камере, по сравнению даже с метаном, а равно и любым другим углеводородом.

[fagot]

Хорошо бы привести эти низкие значения теплоемкости и теплопроводности для сверхкритического метана в сравнении с другими охладителями. Хотя лучше конечно коэффициенты теплоотдачи.

[Manek]

А почему бы не смасштабировать нк-33. У него самая лучшая из всех жрд на кислороде/керосине устойчивость к вч колебаниям. Я читал, что когда его проектировали размерность 150 т. выбраи только потому, что не было оборулования, чтобы делать больие детали. Можно увеличить его и сделать 1500 тонн

[Peter]

...А еще лучше - сделать многокамерный двигатель с центральным телом на аммиаке/ЖК. Тонн на 1500

[tktyf]

Извиняюсь. Вопрос от дилетанта.
А если спользовать переохлаждённый метан? Пусть загорается в КС жидким :roll:  И ещё, читал в РД-170 у стенок КС температура всего 270 гр., а в центре более 3000, за счёт непропорционального смешивания компонентов. Нельзя ли этот эффект использовать.

[fagot]

Да все можно, только основная причина неиспользования метана вовсе не проблемы с охлаждением, тут у него скорее преимущество.

[Peter]

С метаном проблемы две - отсутствие подгтовленного персонала и инфраструктуры, и то, выигрыш, по сравнению с керосинкой, копеечный. То есть, если начинать все с нуля - то метан лучше. Если мы закладываем использование чего-то имеющегося - то вперед выходит керосин.

У аммиака есть хоть явное достоинство, как хладагента - там сразу можно переходить на движки со штыревым или тарельчатым соплом, что отыграет "формальную" потерю УИ. А стоимость аммиака и керосина (ракетного) примерно одинакова. Токсичность аммиака повыше, зато взрывоопасность поменьше - тоже так на так. А вот возможности форсирования аммиачных движков путем растворения в жидком аммиаке металлов выглядят соблазнительно для верхних ступеней. Ну и, если что, фтор там лучше вписывается

[Shestoper]

...А еще лучше - сделать многокамерный двигатель с центральным телом на аммиаке/ЖК. Тонн на 1500

С центральным телом можно и одну камеру сделать, кольцевидную, очень большой тяги, с радиальными перегородками для борьбы с ВЧ-колебаниями. Тогда трубопороводная система двигателя упрощается по сравнению с несколькими качающимися камерами. Не надо гнать через гибкие трубопроводы высокотемпературные компоненты после ТНА.

Хотя для открытой схемы этих проблем нет - там почти весь объем обоих компонент в КС попадает холодным. Там гибкие трубопроводы сделать проще. Хотя правда вопрос - как много материалов будут гибкими при температуре жидкого кислорода?

[Shestoper]

С метаном проблемы две - отсутствие подгтовленного персонала и инфраструктуры, и то, выигрыш, по сравнению с керосинкой, копеечный. То есть, если начинать все с нуля - то метан лучше. Если мы закладываем использование чего-то имеющегося - то вперед выходит керосин.

Из метана удобно прямо на космодроме получать водород, это дешевле электролиза. В плане совмещения с водородом на верхних ступенях метан перспективен.

[Дмитрий В.]

Из метана удобно прямо на космодроме получать водород, это дешевле электролиза. В плане совмещения с водородом на верхних ступенях метан перспективен.

Водород - перспективен и без метана! :twisted:

[Shestoper]

Для ЖРД предельной тяги, а не УИ - нет. Его большие массы трудно перекачивать.

[октоген]

Из метана удобно прямо на космодроме получать водород, это дешевле электролиза. В плане совмещения с водородом на верхних ступенях метан перспективен.

Опять мечты. Нет технологии получения водорода достаточно чистого для ракет из метана. Равно как и не производится такое оборудование. Для разовых пусков дешевле электролизом получитть.

[Bell]

Опять мечты. Нет технологии получения водорода достаточно чистого для ракет из метана. Равно как и не производится такое оборудование. Для разовых пусков дешевле электролизом получитть.

Банальная перегонка. Для сжижения и отделения метана из метано-водородной смеси достаточно оборудования существующих на космодромах КАЗов.

Паровая конверсия природного газа / метана
В настоящее время данным способом производится примерно половина всего водорода. Водяной пар при температуре 700° 1000° Цельсия смешивается с метаном под давлением в присутствии катализатора. Себестоимость процесса $2-5 за килограмм водорода. В будущем возможно снижение цены до $2-$2,50, включая доставку и хранение.

[октоген]

Bell

В реале таких установок пригодных для космических целей  нет. Хоть и паровая конверсия кажется такой легкой.

[Bell]

Bell

В реале таких установок пригодных для космических целей  нет. Хоть и паровая конверсия кажется такой легкой.

Исчо раз по буквам:

1. Паровая конверсия природного газа (95% метана) уже вот прямо СЕЙЧАС составляет ПОЛОВИНУ промышленного производства водорода.

2. Водород 100% отделяется от остальных продуктов конверсии простой перегонкой на оборудовании кислородно-азотного завода.