еще пара секунд к УИ химического РД

[мар]

Для высотных ЖРД 100 может и нормально, а для обычных ЖРД, степень расширения (по площади)  20-30 обычно, у Ф-1 всего шестнадцать, и это доказывает, что он обрезанный и не мог давать полные параметры по тяге...

[zenixt]

У пары Водород/Кислород теоретический у.и. порядка 4600 м/с
при давлении в камере 100атм , температуре в камере 2700К,
расширении сопла 100 (это немного) и температуре на срезе сопла всего 670К !

Простите, а как практически получена цифра 670К :?: Неужели заморочились градусник в сопло вставить?
 fagot

Цитата:

А формула v^2=2*R*T_k*(1-((P/P_k)^((n-1)/n))/((n-1)/n чушь, так как не соответствует известным мне практическим фактам.

Каким же это фактам ?

Много приходилось работать с кислородными баллонами. Возникала необходимость по тогдашним инструкциям и опорожнять полный баллон. А я ведь любознательный. Приближал руку по струе до терпимого предела. Могу сказать что температура струи на исходе не ниже минус 20 цельсиев(253К). А ведь по формуле T=Tk*(p/pk)^((k-1)/k)
температура струи должна была опуститься до 68К.
Это ж должны образовываться капельки(морось) жидкого кислорода.
 Далее, из формулы v^2=2*R*T_k*(1-((P/P_k)^((n-1)/n))/((n-1)/n нельзя получить при расширении сопла 100 уи больше 3406 м/сек.
 Как же наши господа умудрились получить уи 4550м/сек практически? Ответ очень прост. Они в полной мере реализовали потенциал расширения в КС, то есть неосознанно реализовали мою концепцию многоступеньчатого реактивного двигателя.
 Так вот, исходя из концепции многоступеньчатого реактивного двигателя я со стопроцентной уверенностью утверждаю, что могу построить двигатель с уи 4500 м/сек при давлении на срезе сопла 1атм. Правда удельная масса такого двигателя окажется раза в два больше чем у обыного. Но овчинка выделки стоит.
 Мало того, исходя из концепции многоступеньчатого реактивного двигателя я смею предполагать, что можно достигнуть уи 5400 м/сек при давлении на срезе сопла 1 атм.  

[avmich]

У пары Водород/Кислород теоретический у.и. порядка 4600 м/с
при давлении в камере 100атм , температуре в камере 2700К,
расширении сопла 100 (это немного) и температуре на срезе сопла всего 670К !

Простите, а как практически получена цифра 670К :?: Неужели заморочились градусник в сопло вставить?

Можно и напрямую температуру померять, пирометром, например. То есть фактически - да, вставили градусник в сопло.

fagot

Цитата:

А формула v^2=2*R*T_k*(1-((P/P_k)^((n-1)/n))/((n-1)/n чушь, так как не соответствует известным мне практическим фактам.

Каким же это фактам ?

Много приходилось работать с кислородными баллонами. Возникала необходимость по тогдашним инструкциям и опорожнять полный баллон. А я ведь любознательный. Приближал руку по струе до терпимого предела. Могу сказать что температура струи на исходе не ниже минус 20 цельсиев(253К).

Э, так ничего не выйдет. Исходная теплота газа куда уходит? В кинетическую энергию струи. А когда вы эту струю рукой тормозите, куда девается кинетическая энергия? В тепло. Так газ особо холодным рукой не почувствовать - в идеальном случае, температура будет такой же, как изначально в баллоне.

А ведь по формуле T=Tk*(p/pk)^((k-1)/k)
температура струи должна была опуститься до 68К.

Можно посмотреть на конкретные значения величин? Давление, исходная температура, принятые коэффициенты...

Это ж должны образовываться капельки(морось) жидкого кислорода. :D
 Далее, из формулы v^2=2*R*T_k*(1-((P/P_k)^((n-1)/n))/((n-1)/n нельзя получить при расширении сопла 100 уи больше 3406 м/сек.

Тут тоже конкретные значения нужны, чтобы понять, в чём дело.

[zenixt]

Э, так ничего не выйдет. Исходная теплота газа куда уходит? В кинетическую энергию струи. А когда вы эту струю рукой тормозите, куда девается кинетическая энергия? В тепло. Так газ особо холодным рукой не почувствовать - в идеальном случае, температура будет такой же, как изначально в баллоне.

Рука наверное ни при чем. Это воздух тормозит. Я ж не могу проникнуть рукой в район струи, где кислород мчится с двумя скоростями звука. Разорветь.
 Ладно. По этому пункту уломали. Кажись окончательно.
А вот конкретные значения касательно уи 3406 м/сек.
 Температуру в КС я принял 2973 Кельвина, n=1.26 для пара при температуре 600 цельсиев из справочника. Давление на срезе сопла взял на всякий случай пониже 1000 Па, а в КС повыше 200 атм.=2*10^7 Па. Молекулярную массу взял как для водяного пара - 0.018кг/моль
 Должен  добавить, что для расчетов многоступеньчатого двигателя в данном случае я исхожу из общепринятой формулы.

[fagot]

Много приходилось работать с кислородными баллонами. Возникала необходимость по тогдашним инструкциям и опорожнять полный баллон. А я ведь любознательный. Приближал руку по струе до терпимого предела. Могу сказать что температура струи на исходе не ниже минус 20 цельсиев(253К). А ведь по формуле T=Tk*(p/pk)^((k-1)/k)
температура струи должна была опуститься до 68К.
Это ж должны образовываться капельки(морось) жидкого кислорода.

Да уж, рука тот еще индикатор :wink:  Процесс то неадиабатический - струя смешивается с воздухом прямо от выхода и тормозится, вот если сделать насадку, как на углекислотнике, тогда будет похолоднее.

Далее, из формулы v^2=2*R*T_k*(1-((P/P_k)^((n-1)/n))/((n-1)/n нельзя получить при расширении сопла 100 уи больше 3406 м/сек.
Как же наши господа умудрились получить уи 4550м/сек практически?

Это при стехиометрическом соотношении не получается, а при избытке водорода очень даже получается.

Ответ очень прост. Они в полной мере реализовали потенциал расширения в КС, то есть неосознанно реализовали мою концепцию многоступеньчатого реактивного двигателя.

Ничего подобного.

Так вот, исходя из концепции многоступеньчатого реактивного двигателя я со стопроцентной уверенностью утверждаю, что могу построить двигатель с уи 4500 м/сек при давлении на срезе сопла 1атм. Правда удельная масса такого двигателя окажется раза в два больше чем у обыного. Но овчинка выделки стоит.
Мало того, исходя из концепции многоступеньчатого реактивного двигателя я смею предполагать, что можно достигнуть уи 5400 м/сек при давлении на срезе сопла 1 атм.

Это можно, только при давлении в КС с 1000 атм :wink: А вы не пробовали у своего двигателя оценить гидравлические потери в этом кривом сопле? Да и охлаждать его посложнее будет. И в этом сопле если газ имеет давление 200 атм, то скорость у него будет близка к 0 м/c, так что увы, идея вообще не работает.

[zenixt]

Это можно, только при давлении в КС с 1000 атм :wink:

Ошибаетесь. В КС газ раширяется по мере роста температуры при постоянном давлении. Если даже принять скорость горения величиной постоянной, а ведь она должна увеличиваться с ростом температуры, то получаем приращение скорости свыше 500 м/сек при постоянном давлении в 100 атм.
 Но возникают трудности в момент зажигания, потому что к моменту зажигания в КС уже должно быть давление 100 атм. И господа двигателисты не придумали ничего лучше как сужением КС уменьшить эту скорость до приемлемых 50-100 м/сек.

[fagot]

Температуру в КС я принял 2973 Кельвина, n=1.26 для пара при температуре 600 цельсиев из справочника. Давление на срезе сопла взял на всякий случай пониже 1000 Па, а в КС повыше 200 атм.=2*10^7 Па. Молекулярную массу взял как для водяного пара - 0.018кг/моль
Должен добавить, что для расчетов многоступеньчатого двигателя в данном случае я исхожу из общепринятой формулы.

Тут у вас нестыковка. Температура в КС взята как при большом избытке водорода, а молекулярная масса продуктов сгорания - как у воды. На самом деле все кислородно-водородные двигатели работают при избытке водорода (вообще все двигатели работают при избытке горючего). При этом несмотря на понижение температуры в КС УИ растет за счет уменьшения молекулярной массы продуктов сгорания и потерь на диссоциацию.

[Андрей Суворов]

Это можно, только при давлении в КС с 1000 атм :wink:

Ошибаетесь. В КС газ раширяется по мере роста температуры при постоянном давлении.

Постоянное давление - только в изобарических камерах, где площадь критического сечения в 2 или больше раз площади самой камеры. В скоростных камерах давление по длине камеры падает. Зато с охлаждением может быть меньше проблем, да и вес камеры уменьшается.

Если даже принять скорость горения величиной постоянной, а ведь она должна увеличиваться с ростом температуры, то получаем приращение скорости свыше 500 м/сек при постоянном давлении в 100 атм.

Это не так. Скорость хим. реакций зависит не только от температуры, но и от концентрации, а она падает по мере их прохождения. 80% реакций успевают пройти на 20% длины камеры, но для того, чтобы успели пройти оставшиеся 20% и более-менее установилось равновесие, нужны ещё 70% длины камеры и вся сужающаяся часть сопла. Так что как раз в изобарической камере разгоном газов в КС (до сопла) можно пренебречь, а в скоростных камерах разгон идёт, с одновременным падением давления.

Но возникают трудности в момент зажигания, потому что к моменту зажигания в КС уже должно быть давление 100 атм.

Боже, какая наивность! Движок "Союза" зажигается при атмосферном давлении в камере, это называется "предварительная ступень". "Пушечный" запуск появился на боевых МБР на самовоспламеняющихся компонентах, там сразу даётся полный расход. Но и там давление в момент зажигания лишь чуть-чуть выше атмосферного, наоборот, оно растёт в процессе выхода на режим, хотя и на порядок быстрее, чем в "Союзовских" движках.

И господа двигателисты не придумали ничего лучше как сужением КС уменьшить эту скорость до приемлемых 50-100 м/сек.

Ну вот это уж полный бред.
Во-первых, сопла без сужающейся части известны, и они работают, но параметры их хуже, чем сопел с сужающейся частью.
Во-вторых, назначение сужающейся части - разогнать поток до местной скорости звука. Это можно сделать и любым другим способом - подводом тепла снаружи, через стенку, подводом тепла изнутри, за счёт завершающихся хим. реакций, подводом массы, но удобнее всего - обычное сужающееся сечение.

[fagot]

Ошибаетесь. В КС газ раширяется по мере роста температуры при постоянном давлении. Если даже принять скорость горения величиной постоянной, а ведь она должна увеличиваться с ростом температуры, то получаем приращение скорости свыше 500 м/сек при постоянном давлении в 100 атм.

В КС газ никуда не расширяется, он расширяется в сопле. У КС постоянный объем, а давление там меняется в зависимости от расхода комнонентов, температура при этом от давления не зависит.

Но возникают трудности в момент зажигания, потому что к моменту зажигания в КС уже должно быть давление 100 атм. И господа двигателисты не придумали ничего лучше как сужением КС уменьшить эту скорость до приемлемых 50-100 м/сек.

Каким это сужением, это вы про сопло Лаваля что ли ?

[zenixt]

А вы не пробовали у своего двигателя оценить гидравлические потери в этом кривом сопле

Не врубился сразу, о каком таком кривом сопле вы говорите. Поэтому ответ там немножечко не в тему. Но подумайте-подумайте, что будет при изобарическом расширении при росте температуры. :wink:

[avmich]

Добавлю :) что "многоступенчатый" пишется без мягкого знака.

[fagot]

Не врубился сразу, о каком таком кривом сопле вы говорите. Поэтому ответ там немножечко не в тему.

О вашем естественно, так как там с потерями и скоростью?

Но подумайте-подумайте, что будет при изобарическом расширении при росте температуры.

Суворов же вам все объяснил, чего тут думать-то Скорость газа в КС в основном увеличивается за счет падения давления, а не роста температуры, так как подвод тепла по мере продвижения газа по КС незначителен.

[zenixt]

Добавлю что "многоступенчатый" пишется без мягкого знака.

Спасибо. Заглянул в орфографический словарь.
 Доберемся и до кривых сопел.
 А пока, чтобы понять о чем я толкую, решим детскую задачку. Возьмем цилиндр радиусом  0.1 метра и расстоянием от торцовой стенки до поршенька 0.1 м. Будем нагревать в нем газ увеличивая температуру равномерно на 273 градуса в секунду. Очевидно, что поршень придет в движение со скоростью 0.1 м сек. Если мы увеличим скорость нагрева до 2730 градусов в секунду, то поршень придет в движение со скоростью 1 м/сек. При этом возникнет некоторое динамическое давление внешнего газа на поршень, что приведет к некоторому возрастанию давления в нагреваемом объеме. Теперь будем увеличивать температуру на 2730 градусов за 0.1 сек. Поршень будет двигаться со скоростью уже 10 м/сек.
 Этот момент ясен?
 Теперь следующее, длина ядра пламени горелки примерно 1см при скорости истечения газа 40 м/сек,  выходном диаметре 1мм и мало зависит от газа. Кто мне напишет формулу, почему при незначительном перепаде давлений газ разгоняется на кончике ядра до сверхзвуковой скорости? Ну наверное чем выше скорость горения, тем больше будет скорость к концу  процесса горения. Причем если температура по времени увеличивается равномерно, динамическое давление будет отсутствовать.
 Пока все.

[avmich]

Кто мне напишет формулу, почему при незначительном перепаде давлений газ разгоняется на кончике ядра до сверхзвуковой скорости?

<http://forums.airbase.ru/index.php?topic=35210.msg639143#msg639143>

Формула давления в критическом сечении для простой (одномерной) модели такая:

p1 = p0 * (2 / (k+1)) ^ (k / (k-1))

здесь p1 - давление в критическом сечении, p0 - давление в камере, k - отношение теплоёмкостей.

[fagot]

А пока, чтобы понять о чем я толкую, решим детскую задачку. Возьмем цилиндр радиусом 0.1 метра и расстоянием от торцовой стенки до поршенька 0.1 м. Будем нагревать в нем газ увеличивая ее равномерно на 273 градуса в секунду. Очевидно, что поршень придет в движение со скоростью 0.1 м сек. Если мы увеличим скорость нагрева до 2730 градусов в секунду, то поршень придет в движение со скоростью 1 м/сек. При этом возникнет некоторое динамическое давление внешнего газа на поршень, что приведет к некоторому возрастанию давления в нагреваемом объеме. Теперь будем увеличивать температуру на 2730 градусов за 0.1 сек. Поршень будет двигаться со скоростью уже 10 м/сек.

Радиус тут не важен. А скорость 0,1 м/с будет только в первую секунду, потом она будет замедляться.

[avmich]

А скорость 0,1 м/с будет только в первую секунду, потом она будет замедляться.

Почему? :)

[Гость 22]

А теперь взглянем на рисунок.

Хм...
Если вращением вокруг оси "форсунки" сделать тело вращения, а потом убрать стенку со стороны потока A, то получится тарелчатое сопло.

Не велосипед-ли Вы изобретаете?

[Гость 22]

А теперь взглянем на рисунок.
...
Перегородка в торе должна делить поток на поток B с давлением от 200 до 100 атм и на поток А с давлением от 100 ниже 0.1атм.

Насколько я понял, поток в этой части сверхзвуковой. Как насчет скачков уплотнения в этой трубе и их влияния на параметры потока (в том числе и давление) в области A?

[fagot]

Почему?

Потому что я неправильно посчитал :wink:  Но все же процесс в КС ближе к адиабатическому, чем к изобарному.

[avmich]

Почему? :)

Потому что я неправильно посчитал :wink:  Но все же процесс в КС ближе к адиабатическому, чем к изобарному.

В простейшей одномерной модели обычно считают, что процесс в сопле - адиабатический. А КС считают источником газа при постоянном давлении. Если нас интересует процесс в КС, то там равновесие между подачей компонентов - не обязательно газообразных, химравновесие, и отток газов через сопло. В первом приближении химпроцесс генерации горячих газов считается при постоянном давлении... но это химическая кинетика, а не чистая термодинамика.