вопрос про ЖРД

[Старый]

Я первый спросил.

Отвкет общеизвестен и я не могу его изменить. А вот вы его не знаете. Жаль Гость 22 привёл лтвет, ато интересно было бы над вами поглумиться...

Я привёл факт, несоответствующий Вашей теории о максимальной температуре на срезе сопла. Прошу объяснить.

У меня нет никакой теории о максимальной температуре на срезе сопла.

Про баланс энергии предпочли скромно умолчать?

А что надо сказать? Что вы ни ухом ни рылом? А вот вы предпочли умолчать на какой странице Алемасова вы набрались бредней про 3К. А ведь я вас за язык не тянул - сами ляпнули.

С того же с чего и у всех двигателей.

У каких у всех? У Протона - вижу, у ЛК - не вижу. Состав топлива примерно одинаков.

У ЛК температура плотность газа на срезе существенно ниже чем у Протона потому и повенрхностная яркость на порядки ниже. При ярком солнечном свете и характеристиках той телекамеры увидеть сложно.
 А вот почему не видно водородное пламя например у шаттлов вы опять скромно молчите. Как там увас с теорией торможения об воздух? На водородные движки она не действует, да?

[Старый]

На фотографии пламени Шаттла видим факелы голубого цвета. Это соответсвует температуре примерно
T = b / lambda ~ 12 000 К...
Из коих 700 мы, с горем пополам, нашли
Откуда взялись остальные 11300 К ?

Буахаха! аФон №2!

[frost_ii]

А вот почему не видно водородное пламя например у шаттлов вы опять скромно молчите. Как там увас с теорией торможения об воздух? На водородные движки она не действует, да?

Ну как это не видно? Видно. Это у Вас избирательная слепота.

Яркость невелика, но видно. Голубые факелы. Вот Ваш сподвижник насчитал ажно 427С на срезе.
Подавайте заявку в Нобелевский комитет на предмет открытия новой природы теплового излучения.

[Андрей Суворов]

Ну, рассчитал. Получилось 700 кельвинов для атмосферного движка (при степени расширения 1:250 и давлении на срезе 0,8 атмосферы) и 350 кельвинов для вакуумного. Дальше что?

Многовато. Неправильно.

Правильно, правильно! Я ж не на коленке считал Вы приведите свой расчёт - чтоб доказать, что мой неправильный!

Вы, похоже, не учли нескольких факторов.
1. Баланс энергии нужно рассчитывать от температуры кипения компонентов.

А почему от температуры кипения? Кислород может быть как переохлаждённым, так и наоборот, горячим (пример - "Центавр")

2. Теплоёмкость газа зависит от температуры.

Ясен пень - зависит! А ещё он зависит от состава, который тоже зависит от температуры и давления! Но, понимаете, это профессиональный пакет для расчёта...

3. КПД движка - не 100%.

Ну, это как раз и означает, что температура холодильника не равна нулю ЖРД, как и всякая тепловая машина, ограничен циклом Карно, и, если бы КПД двигателя был близок к 100%, это бы означало, что температура холодильника близка к нулю кельвинов, а этого - даже близко - не наблюдается.

Это вы, при ваших "пальцевых" расчётах, очевидно, забываете, что мю у выхлопа кислород-водородного движка не 18, а как бы не вдвое меньше. Отсюда и получаются "криогенные" температуры.

но даже если так. 700К = 427C. Это температура паяльника. Вы паяльник в руках держали? Свечение видели?

Ясен пень! Темно-красное! Обычно паяльник нагрет лишь до т. 220-250 градусов, а 427 - это выше температуры плавления цинка и свечение заметно даже при нормальном рабочем освещении, я уж не говорю - в темноте!

На фотографии пламени Шаттла видим факелы голубого цвета. Это соответсвует температуре примерно

T = b / lambda ~ 12 000 К...

Из коих 700 мы, с горем пополам, нашли
Откуда взялись остальные 11300 К ?

Спектр этого свечения не соответствует спектру чёрного тела. Это свечение вызвано возбуждением волн серии Бальмера, фактически - газовый разряд в стационарной ударной волне. Некая разновидность хемолюминесценции.

Температура торможения не может быть выше температуры в камере сгорания.

[frost_ii]

Я первый спросил.

Отвкет общеизвестен и я не могу его изменить. А вот вы его не знаете. Жаль Гость 22 привёл лтвет, ато интересно было бы над вами поглумиться...

Ну так Вы же утверждаете, что природа свечения реактивной струи не связана со взаимодействим оной с атмосферой. А у Гостя вроде как получается, что связана. Вы там определитесь как-нибудь - что Вы хотите сказать.

[Старый]

Ну так Вы же утверждаете, что природа свечения реактивной струи не связана со взаимодействим оной с атмосферой. А у Гостя вроде как получается, что связана. Вы там определитесь как-нибудь - что Вы хотите сказать.

Я вроде нигде не утверждал что не связана. Более того, я какраз начал первое сообщение с того что струю нельзя расширить до давления существенно ниже давления атмосферы.
А вы вот утверждали что обусловлена торможением в атмосфере. А у Гостя никаких торможений.

[Старый]

Вы там определитесь как-нибудь - что Вы хотите сказать.

Ой, дебилушка... Ни ухом же ни рылом а всё туда же...

[frost_ii]

А почему от температуры кипения? Кислород может быть как переохлаждённым, так и наоборот, горячим (пример - "Центавр")

А нагревается-то он от чего? От той же реакции...

Ясен пень - зависит! А ещё он зависит от состава, который тоже зависит от температуры и давления! Но, понимаете, это профессиональный пакет для расчёта...

Да нет, уровень лабы. Хотя на калькуляторе уже не рассчитать.

Это вы, при ваших "пальцевых" расчётах, очевидно, забываете, что мю у выхлопа кислород-водородного движка не 18, а как бы не вдвое меньше. Отсюда и получаются "криогенные" температуры.

Вдвое меньше выделение тепла. Разве не так?

Ясен пень! Темно-красное! Обычно паяльник нагрет лишь до т. 220-250 градусов, а 427 - это выше температуры плавления цинка и свечение заметно даже при нормальном рабочем освещении, я уж не говорю - в темноте!

Разные паяльники бывают, хотя про меньше 270С не слышал, припой не расплавиться. То, что вы видите некое свечение жала - это уже хвосты спектра, максимум находиться в невидимой области.
И всё-же тёмно-красное свечение - не голубое.
У керосинки тепла в реакции выделяется вчетверо меньше, и продукты сгорания обладают существенно большей теплоёмкостью. А пламя - ярко-жёлтое...

Разумеется, спектр излучения не соответствует спектру АЧТ.

[Андрей Суворов]

А почему от температуры кипения? Кислород может быть как переохлаждённым, так и наоборот, горячим (пример - "Центавр")

А нагревается-то он от чего? От той же реакции...

Нагревается он от внешней среды с температурой 293 кельвина Просто давление в баках Центавра выше атмосферного.

Вдвое меньше выделение тепла. Разве не так?

Именно так! Но УИ растёт против стехиометрии - ибо, хоть температура и меньше, средняя скорость молекул больше! Как упорядоченная, так и хаотическая

Разные паяльники бывают, хотя про меньше 270С не слышал, припой не расплавиться.

Температура плавления ПОС-61- 183 градуса, чистого олова - 232 градуса, припоя ПСр3О97, на который нам рекомендуют переходить для охраны окружающей среды - 225 (ликвидус).
Конечно, у паяльников среднее положение регулятора соответствует 300 градусов, но тот, кто много паял, ставит себе для мелких деталей 250, для крупных 270, а более высокие температуры используют обычно для демонтажа. Но это уже глубокий оффтопик. А вот во всех справочниках по материаловедению написано, что 450 градусов - начало красного свечения для железа.

Разумеется, спектр излучения не соответствует спектру АЧТ.

Значит, и температуру на его основе рассчитывать глупо.

[frost_ii]

Паял обычно ПОС-40. У него 235C.

Ой, дебилушка... Ни ухом же ни рылом а всё туда же...

Я утверждаю, что кинетическая энергия реактивной струи рассеивается в виде тепла. Вы назывете меня за это дебилушкой. Хорошо, расскажите, куда девается эта энергия?

Нагревается он от внешней среды с температурой 293 кельвина

Что-то сумлительно всё это... Тем, не менее, разговор был про Шаттл.

А вот во всех справочниках по материаловедению написано, что 450 градусов - начало красного свечения для железа.

Начало-то начало. Я же говорил - это видимые хвосты спектра. Тем не менее у ЖРД я никогда ни красного ни тёмно-малинового пламени не видел. Спектр излучения соответствует очень высоким температурам, даже у керосинок.

[Андрей Суворов]

Начало-то начало. Я же говорил - это видимые хвосты спектра. Тем не менее у ЖРД я никогда ни красного ни тёмно-малинового пламени не видел. Спектр излучения соответствует очень высоким температурам, даже у керосинок.

А у керосинок температура выхлопа выше как это ни странно

[frost_ii]

А у керосинок температура выхлопа выше как это ни странно

На порядок? :wink:

[Андрей Суворов]

А у керосинок температура выхлопа выше как это ни странно

На порядок? :wink:

У атмосферного керосинника (РД-107) на порядок выше, чем у вакуумного водородника (RL-10). Ну, на пол-порядка с хвостиком. На давлении 101 кПа получается 2000, а на 40 кПа - 1400 кельвинов.

У керосин-перекисного движка, у которого выхлоп "холоднее", чем у керосин-кислородного, на 80 кПа получается 1700 кельвинов.

Но, главное, светятся, в основном, твёрдые частицы, у керосинки это сажа, а у твердотопливников - оксид алюминия. А у RS-68 - это продукты термического разложения абляционной теплозащиты сопла.

Так что у керосинки выхлоп светится и в вакууме. Безо всяких ударных волн.

[avmich]

Фрост, я в целом присоединюсь к Вашим оппонентам. Думаю, Вы недостаточно хорошо физику ЖРД себе представили.

А где именно в Алемасове написано то, что Вы упоминали - хотелось бы глянуть...

[avmich]

Если смотреть на ракеты - у них болбшое "пламя" снизу

Нелзя ли сделать жрд который будет разширять горячии газы до такой степени чтоб они были холодные (правда тогда наверно очень большой ЖРД будет)

Нельзя. Суть ЖРД - выброс рабочего тела с максимальной скоростью, а температура газа - это мера энергии молекул. Чем выше скорость газа - тем больше энергия молекул, соответственно - тем выше температура.

Чем выше скорость струи - тем выше упорядоченная составляющая скорости молекул и ниже хаотическая. То есть, струя как целое двигается быстрее, при этом газ в струе холоднее.

[frost_ii]

Если смотреть на ракеты - у них болбшое "пламя" снизу

Нелзя ли сделать жрд который будет разширять горячии газы до такой степени чтоб они были холодные (правда тогда наверно очень большой ЖРД будет)

Нельзя. Суть ЖРД - выброс рабочего тела с максимальной скоростью, а температура газа - это мера энергии молекул. Чем выше скорость газа - тем больше энергия молекул, соответственно - тем выше температура.

Чем выше скорость струи - тем выше упорядоченная составляющая скорости молекул и ниже хаотическая. То есть, струя как целое двигается быстрее, при этом газ в струе холоднее.

Говорилось про температуру торможения. М.б. я не очень аккуратно выразился,но из контекста можно было понять. Вы хотите сказать, что чем выше упорядоченная скорость молекул тем НИЖЕ температура торможения? Так что ли?
Могу ещё дополнительно разжевать смысл моего утверждения. Кинетическая энергия реактивной струи рассеивается в виде тепла. С этим будете спорить?
Тепло, выделенное в процессе сгорания, в сопле преобразуется в кинетическую энергию реактивной струи, а после столкновения с воздухом снова преобразуется в тепло - это неверно? Вот Старый с этим несогласен (собственно из-за этого спор пошёл). Вы тоже? Часть кинетической энергии "уходит" в ракету (вписываю специально, что бы Вы к буквам не цеплялись), но это небольшая часть.

Так вот - температура торможения струи газа из ЖРД очень велика. Как Вы понимаете - чем больше, тем лучше. Сталкиваясь с воздухом, струя газа тормозиться и далее происходят всё явления по вышеприведённому определению. Вся энергия, которая выделилась в камере сгорания, и которую преобразовали в кинетическую энергию струи газа, за срезом сопла переходит в тепло и это неизбежно.

Ясненько. То есть у водородных движков струя просто плохо сталкивается с воздухом... Этому тоже Алемасов вас научил?

Здесь вопрос стоит даже не о физике ЖРД, а о законе сохранения энергии.

Ну, хорошо, я неправ. Тогда, Вы, знающий физику ЖРД, расскажите, куда рассеивается кинетическая энергия реактивной струи.

[Гость 22]

Ещё 5 копеек о свечении.

Излучает факел любого ЖРД. Весь вопрос в том - в каком диапазоне и с какой интенсивностью.

У водородников в основном "светятся" H2O (ИК диапазон) и несгоревший водород (УФ). Так что факел водородника бесцветный для глаза. Исключение - газ в конусах ("диамантах"), где температура резко возрастает из-за прохождения через прямой скачок (диск Маха) - в этой области начинают светиться "посторонние" вещества, не входящие в состав топлива. Далее газ опять разгоняется (т.е. охлаждается) и свечение пропадает - до следующего диска Маха.

В углеводородных ЖРД факел светился бы в видимой части спектра даже и при отсутствии твердых частиц - за счет присутствия CN, CO, N2, NH3 и прочих "неосновных" газов. При этом "основные" газы излучают в невидимом диапазоне (H2O - в ИК, CO и CO2 - в УФ).

О торможении реактивной струи.

Основная часть сверхзвуковой струи не испытывает никакого торможения из-за столкновения с молекулами воздуха. На довольно большой дистанции взаимодействие идет только в пограничной области, достаточно тонкой сразу после сопла, хотя и постепенно утолщающейся.

[Гость 22]

Чем выше скорость струи - тем выше упорядоченная составляющая скорости молекул и ниже хаотическая. То есть, струя как целое двигается быстрее, при этом газ в струе холоднее.

Вы хотите сказать, что чем выше упорядоченная скорость молекул тем НИЖЕ температура торможения? Так что ли?

В русскоязычной литературе "просто" температура - это температура потока, а ту температуру, что Вы имеете в виду, всегда называют развернуто - "температура заторможенного потока", или "температура торможения".

Так что то, что хотел сказать avmich, а до него - Андрей Суворов и Старый, было сказано ими совершенно правильно: струя как целое двигается быстрее, при этом температура потока падает. Температура торможения, кстати, в идеале остается неизменной, а на практике тоже падает из-за рассеяния.

Сталкиваясь с воздухом, струя газа тормозиться

Струя не сталкивается с воздухом. По крайней маре - непосредственно. Взаимодействие - да, есть. Но только по границе раздела, с возникновением сложной системы скачков уплотнения и волн расширения, которые и воздействуют на ядро потока.

Непосредственное столкновение/смешивание молекул струи из сопла с молекулами атмосферы наблюдается на относительно большом расстоянии от среза.

[avmich]

Именно о температуре в потоке говорят, когда речь идёт о том, что газ охлаждается, проходя через сопло. В идеальной системе закон сохранения энергии оставляет температуру торможения неизменной.

Фрост, Ваш вопрос примерно такой - вот ледышка летит из космоса на безатмосферную Луну. А при соударении выделяется столько энергии, что лёд плавится и выкипает. Значит ли это, что ледышка летит в виде пара?

[Filas]

Если бы температура струи на срезе сопла была 3К. Из двигателя бы валил снег. ПРичем не только Н2О.
Также советую frost_ii для начала изучить газодинамику. Алемасов писал для тех кто ее знает.

PS. Мне как ЖРДисту глубоко по барабану, что происходит со струей за срезом сопла. На скорость не влияет.