Метан, пропан, бутан, оливковое масло...

[freinir]

Дмитрий В. пишет:

Старый пишет:
Я всё никак не расстанусь с идеей наддувать кислородный бак водородом а керосиновый - кислородом.

Ты сам не можешь справиться с этой навязчивой идеей?

Я так понял водка кончилась, а санитары не едут 

[Антикосмит]

freinir пишет:

Старый пишет:
Я всё никак не расстанусь с идеей наддувать кислородный бак водородом а керосиновый - кислородом.

Шахид?

То-то в интернетах появились данные, что на Красной площади новый год справляли ваххабиты. Один из них был с женой и бутылкой неизвестного содержимого (предположительно нитроглицерина). Бутылку пришлось отобрать и отправить в лабораторию на исследование и дегустацию.

[Дмитрий В.]

freinir пишет:

Дмитрий В. пишет:

Старый пишет:
Я всё никак не расстанусь с идеей наддувать кислородный бак водородом а керосиновый - кислородом.

Ты сам не можешь справиться с этой навязчивой идеей?

Я так понял водка кончилась, а санитары не едут

Насколько известно, Старый водку не пьет, максимум - вино или пиво

[freinir]

Дмитрий В. пишет:
Насколько известно, Старый водку не пьет, максимум - вино или пиво

Не понял... это чёйто он???

[Старый]

Антикосмит пишет:
То-то в интернетах появились данные, что на Красной площади новый год справляли ваххабиты. Один из них был с женой и бутылкой неизвестного содержимого (предположительно нитроглицерина). Бутылку пришлось отобрать и отправить в лабораторию на исследование и дегустацию.

Вакхабиты. Организаторы вакханалий.

[Salo]

Копатыч пишет:
Мне, вот, интересно: а почему Маск выбрал именно метан? У метана плотность низкая, не больше 450 кг/м3 (в жидком состоянии). И получается, что топливо имеет эффективную плотность около 850 кг/м3. Если же использовать этан или пропан (последний-лучше), то за счёт возросшей плотности топлива (950 и 1020 где-то) ПН растёт! Понятно, что этан и пропан переохлаждены до точки замерзания.
Есть ещё и непредельные углеводороды: этилен, пропилен и бутилен. Все они лучше метана. Последние два, как и пропан, можно содержать при температуре ниже 90 К, что соответствует жидкому кислороду То есть сделать бак с совмещённым днищем и без всякой теплоизоляции на днище.

Далее, если производить топливо на Марсе (о чём говорит нам Маск), то нужно где-то брать водород. Водород, ясное дело - из воды. Есть там на Марсе вода, нет воды - всё это вилами по воде писано. Так что чем меньше потребуется водорода, тем лучше. Углерод и кислород доступны в любых количествах - из атмосферы. Метан же - прямо чемпион по содержанию водорода: соотношение H/C = 4. Любые углеводороды лучше метана в этом плане. Причём значительно.

У кого какие мнения?

vlad7308 пишет:
а зачем мнения, если есть расчеты и ответы    
метан имеет более высокий УИ (что как раз нивелирует его низкую плотность) и не дает сажи

Копатыч пишет:
Так есть расчеты, в том-то и дело. Для переохлажденного пропана плотность побеждает УИ. Про остальные горючие (этан, бутилен) сказать сложнее, но вот этилен и пропилен лучше метана и по плотности и по удельному импульсу.

vlad7308 пишет:
что значит "плотность побеждает УИ"?
ИМХО это выражение имеет смысл только при массовом совершенстве, равном некоторой константе. А почему оно обязано быть равно константе?

А главное преимущество метана, насколько я понимаю - это отсутствие сажеобразования в схеме с ДВГГ.

[Salo]

Salo   пишет:
УИ лучше только у этилена, да и то на пару секунд.
А вот что будет с коксом в рубашке и сажей в сладком ГГ думаю сами догадываетесь.

Копатыч пишет:
У этилена и УИ и плотность выше. У пропилена УИ почти одинаков с метаном, плотность значительно выше.
Что же до сажи, то и камеру охлаждать и "газ генерировать" можно при помощи кислорода. 11Д58МФ - яркий пример того, как кислородное охлаждение увеличивает УИ. Ну а кислый газогенератор стоит везде: на Энергии (100% надёжность), на Атласе V (100% надёжность), На Ангаре и KSLV (100% надёжность   двигателя  ), на BE-4 тоже он будет.

Но я согласен с вами, должно быть Маск выбрал метан потому что у Раптора два газогенератора, один из которых - сладкий. Тем не менее, не понимаю, в чём преимущество метана у двигателя кислой схемы?

P.S. На этиленовой ракете можно устроить саботаж, подбросив в бак катализатор Циглера-Натта. Будут куски полиэтилена и ракета никуда не полетит. Но есть ведь пропан, который не полимеризуется!
Что же до массового совершенства баков, а почему вы думаете, что если в баки залили больше топлива (объём тот же, но плотность выше), то баки придётся упрочнять? Разница ведь невелика, не больше 20% (это при средней плотности "пропан-кислород" в 1020 кг\м3, а "метан-кислород" - 850 кг\м3). Материал для баков, насколько я понимаю, берут из некоего сортамента. И никто не будет заказывать заводу-изготовителю небольшую партию листа в 3,25 мм, если завод делает только 3 и 3,5. Возьмут 3,5мм и коэфициент запаса по прочности будет избыточен. Вот как раз в таких случаях можно при той же толщине стенки залить вместо метана пропан (утрирую).

Да и если совмещённые днища делать, то для метана теплоизоляция на общем днище нужна, а для пропана - нет, т.к. пропан замерзает при 85 К, а не при 91 К как метан (кислород кипит при 90 К).

Salo пишет:

А какая надёжность на Зените? А на Антаресе? Что касается 11Д58МФ, то пусть он сначала ОСИ пройдёт.

Все углеводороды, кроме метана, тяжелее воздуха, что чревато повышенной взрывоопасностью.
И потом, если у Вас окислительный газогенератор и охлаждение кислородом, то чем Вас не устраивает керосин?

[Salo]

Bell пишет:

Копатыч   пишет:
У этилена и УИ и плотность выше. У пропилена УИ почти одинаков с метаном, плотность значительно выше.

Вы реально думаете, что это вам первому в голову пришло, а все остальные дураки?
Всевозможные топливные пары исследуют уже несколько десятков лет.

Берите ПРОПЕП и считайте сами, если не верите на слово. Этан и пропан хуже метана и керосина.


ЗЫ. Даже просто с точки зрения обычного здравого смысла, первая мысль, которая должны прийти в голову нормальному человеку - эти соединения давно и всем известны, почему же их не применяют, в чем причина? Может что-то в них не так?
Почему вам такая простая мысль в голову не приходит?

Bell пишет:

Копатыч   пишет:
Тем не менее, не понимаю, в чём преимущество метана у двигателя кислой схемы?

Преимущество не у "ракеты", а у освоенной технологии и теоретической базы разработки и производства керосиновых двигателей на кислом газе.
Конкретно Энергомашу проще разработать двигатель на кислом метане, поскольку они имеют массу наработок на кислом керосине.

[Salo]

Копатыч пишет:

Всем отвечу , что:
1) считал я в RPA (то же, что и PROPEP)
2) этан и пропан хуже метана только по УИ. Чтобы оценить всю ракету в целом, ни пропеп, ни рпа не подходят.
3) в курсе, что много топлив было исследовано. Но вы не можете утверждать, что переохлаждённый пропан/кислород хуже керосина/кислорода. Он лучше, но его не используют. Потому что МОЖНО сидеть на привычном керосине. И раз уж стали разрабатывать ракеты на метане, то неплохо бы понять, почему метану нет альтернативы?!!
4) про надёжность. Летает Атлас? Летает! Значит можно надёжный двигатель сделать и на кислом газе. Так вот если уже принято решение делать такой двигатель (BE-4), то чем метан лучше этилена? Я не понимаю, чем.
5) охлаждение кислородом - вещь новая. Как будут испытания, так и посмотрим. А пока сказать наверняка, что  не работает , нельзя. Статьи на эту тему были, даже опыты были. Как охладитель кислород весьма хорош, вероятность возгорания рубашки - небольшая.

[Salo]

Salo   пишет:
И потом, если у Вас окислительный газогенератор и охлаждение кислородом, то чем Вас не устраивает керосин?

Ну Копатыч пишет:

если можно сделать и окислительный газогенератор и охлаждение кислородом, то керосин - заведомо не лучший выбор. Керосин даёт меньший УИ чем, к примеру, пропилен. Для вакуумных двигателей секунд на 7, немало! А плотность топлива та же самая, что у пропилена (охлажденного) - кислорода.

Копатыч пишет:

керосин, керосин...тьфу    . На Марсе где его добудете? Или додекан делать, как заместитель керосина? Да уж пропан или пропилен - куда проще делать. А в метане слишком много водорода,непрактичный он для Марса, о чём я уже писал    .

P.S. Это опять про Маска, метан и Марс

[Salo]

Копатыч   пишет:
5) охлаждение кислородом - вещь новая. Как будут испытания, так и посмотрим. А пока сказать наверняка, что не работает , нельзя. Статьи на эту тему были, даже опыты были. Как охладитель кислород весьма хорош, вероятность возгорания рубашки - небольшая.

Salo пишет:
C охлаждения кислородом начинал ГИРД, его предлагали мельниковцы кузнецовцам в начале 60-х. Кислородом охлаждается ГГ в РД-171-180-191. Им же охлаждалась КС 11Д57. Но от предложения делать 11Д58МФ с кислородным охлаждением Рачук открестился как чёрт от ладана. Наверное что-то знает.

Копатыч пишет:
Спасибо за справку, очень интересно! Но это, на мой взгляд, всё же аргумент в пользу того, что двигатель с кислородным охлаждением возможен .А почему от него открестился Рачук - а кто его знает? Может быть "Рачук уже не тот" ?

[Salo]

Искандер пишет:
Еще один не существенный, но нюансик - метана в природе много больше и его проще производить искусственно. В Германии даже рассматривали возможность аккумулирования избытков энергии электростанций в производства метана для автотранспорта в т.ч. Можно еще вспомнить проект Зубрина..

Копатыч пишет:
переохлаждённый пропан

vlad7308 пишет:
кстати, переохлажденная криогеника - это свои дополнительные проблемы
решаемые, но дополнительные

Serge пишет:
Любые переохлажденные углеводородные топлива, включая метан и т.д. по своей криогенности не сложнее жидкого кислорода. Если вы работаете с ним, вы спокойно работаете и с углеводородами. Кроме того эти технологии давно отработаны и массово используются в промышленности. А вот водород другое дело , там слишком глубокая криогенника и все становиться дороже. Так что , что с метаном что с другими углеводородами проблемы не будет.

Метан все таки лучше за счет его большого количества как полезного ископаемого. В разговоре об очистке топлива приводили примеры скважин где уже на уровне добычи метан идет чистоты пригодной для ракетных двигателей.

[Salo]

Seerndv пишет:

Копатыч пишет:
Да уж пропан или пропилен - куда проще делать. А в метане слишком много водорода,непрактичный он для Марса, о чём я уже писал    .

- это поэтому тонна пропилена в три раза дороже тонны сжиженного газа (метана) ?  

vlad7308 пишет:
ключевое слово - "переохлажденные", а не криогеника

Serge пишет:
Ну , все таки водород кипит при тех температурах, при которых и кислород и пропан или метан будут твердыми веществами. Так что там все равно разница большая. А до каких температур его планируют переохлаждать ? ему же в двигатель идти.

vlad7308 пишет:
Вы не понимаете    
"Переохлажденный" в данном контексте - это всего лишь имеющий температуру ниже температуры кипения.

Serge пишет:

В таком случае где вы видите проблемы ? С жидким метаном давным давно работают в промышленных масштабах. Целыми танкерами сжиженный газ возят. Это полностью отработанные технологии, хоть прямо готовое покупай. В отличии от водорода, который требует спецматериалов с его температурами и дороже во всем.

[Salo]

Копатыч пишет:
Но вы не можете утверждать, что переохлаждённый пропан/кислород хуже керосина/кислорода.

Salo пишет:
Чем он лучше?

Копатыч пишет:
Лучше-то водород, но актуальная нынче тема - переделывать глушковские керосиновые РД (180, 190) под метан. Есть в числе таких переделок и вакуумный двигатель РД-192С. Газ там - кислый. В общем, "чем богаты"    . Вот тут бы и сравнивать керосин с другим углеводородным горючим. А не с водородом. И про BE-4 не будем забывать, хоть он и не вакуумный.

Пропан. Переохлажденный.
1) Плотность топлива с керосиновым - одинакова, тут пропан на равных. 1:1
2) Удельный импульс у пропана выше. На 7 секунд или на 2 (с атмосферным соплом), но всё равно выше. Пропану записываем балл.
3) Пропану, казалось бы, нужна теплоизоляция. Но при схеме с совмещёнными днищами, изоляция нужна и керосину - на днище. А пропану не нужна.Тут у керосина, быть может, незначительное преимущество - полбалла.
4) Переохлажденный пропан - криогенный. Значит можно бак сделать из криоупрочняемого сплава, сэкономить массу. Полбалла - пропану.
5) Пропан - "более лучший"    охладитель, да ещё и нагрев в рубашке выдержит, не закоксуется. Полбалла пропану.
6) Испаряется пропан будь здоров. Так что обслуживание многоразового двигателя будет дешевле. Это полбалла.
6) Керосин не такой пожароопасный. Даём полбалла керосину.
7) С доступностью у пропана тоже всё в порядке. Из природного газа добывают его, в количествах немалых. А ракетный керосин (или искусственный нафтил) получить труднее. Скважины там, говорят, истощаются. А у нафтила формула сложная, надо синтезировать. Запишем пропану 0,25.

Может что-то упустил, но по итогам пропан лидирует, счёт 3,75/2  

[Salo]

Salo пишет:

Копатыч пишет:
4) Переохлажденный пропан - криогенный. Значит можно бак сделать из криоупрочняемого сплава, сэкономить массу. Полбалла - пропану.

Никогда не слышал о криоупрочнении баков ЖК. К тому же, наддув горячим гелием сводит это преимущество на нет.

Копатыч пишет:
5) Пропан - "более лучший"    охладитель, да ещё и нагрев в рубашке выдержит, не закоксуется. Полбалла пропану.

Температура разложения пропана 350-450 градусов цельсия. У керосина 380-480.

Копатыч пишет:
6) Испаряется пропан будь здоров. Так что обслуживание многоразового двигателя будет дешевле. Это полбалла.

Сажа и коксик не испаряются.

Копатыч
6) Керосин не такой пожароопасный. Даём полбалла керосину.

Пропан ещё и взрывоопасный. И он тяжелее воздуха, а значит будет скапливаться в непредсказуемых местах.

Копатыч
7) С доступностью у пропана тоже всё в порядке. Из природного газа добывают его, в количествах немалых. А ракетный керосин (или искусственный нафтил) получить труднее. Скважины там, говорят, истощаются. А у нафтила формула сложная, надо синтезировать. Запишем пропану 0,25.

Синтезировать керосин нужды нет. Для этого есть синтин, боктан и т.д. И УИ у них не ниже пропана.

Дмитрий В. пишет:

У пропана гораздо ниже температура разложения, чем у метана. И больше содержание углерода чем у последнего. Поэхтому, увы, пропан гораздо худший охладитель, чем метан.

Копатыч пишет:
Да я согласен   , кокс есть. Но у пропана, криогенного, большой запас холода, так сказать. А у керосина его нет. Так что пропан можно и не доводить до разложения. нагреть от криогенной температуры до, скажем, 300 градусов. А с керосином возможности для манёвра небольшие, он и так уже тёплый.
И у водорода взрывоопасность, и у метана, и у пропана. А гептил ядовит. Неужели такая проблема? Ну если так, то я сдаюсь   .
У боктана, соктана, циклина выше УИ, да только синтез дорогой. А пропан доступен из скважины, синтез не нужен ему. И цена сильно ниже.

[Salo]

Salo пишет:

1) Никогда не слышал о криоупрочнении баков ЖК. К тому же, наддув горячим гелием сводит это преимущество на нет.

2)Температура разложения пропана 350-450 градусов цельсия. У керосина 380-480.

3)Сажа и коксик не испаряются.

4) Пропан ещё и взрывоопасный. И он тяжелее воздуха, а значит будет скапливаться в непредсказуемых местах.

5)Синтезировать керосин нужды нет. Для этого есть синтин, боктан и т.д. И УИ у них не ниже пропана.

Копатыч пишет:
1) Если не ошибаюсь, большинство алюминиевых (алюминиево-магниевых) сплавов упрочняются при охлаждении. Прочность и пластичность плавно растет. Так что упрочнение есть, это вполне обыденная вещь. Может быть поэтому никто специально об этом не говорит. Паровое пространство, где тёплый гелий, не даёт упрочнения стенок. Но там и нагрузка не самая большая. А вот внизу, на днище и в нижней части обечайки, нагрузка на стенки выше. Вот там и упрочнение есть.

2) И что же, при 400 градусах у пропана будет кокс, забьёт рубашку? Скорее кокс будет у керосина, а у пропана - совсем небольшое количество сажи. Устойчивость пропана выше, потому что молекула его короче. Клепиков писал про "довольно значительное количество сажи", но то при 1000 градусов почти, а здесь 400.

3) Пропан - криогенный и охлаждает лучше чем керосин. Нет нужды выбирать такой режим, в котором образуется сажа. В этом его преимущество.

4) Верно. Это недостаток. Но разве он настолько серьёзен, вы думаете?

5) Я писал, что керосин добывают из скважин, причем скважин нужных - мало, истощаются они. А синтезировать нужно нафтил. Боктан, синтин, соктан тоже нужно синтезировать, синтез сложный, продукт дорогой. А вот пропан синтезировать не нужно, да и скважин полно. Где есть нефть и метан, там обычно и пропан.

[Salo]

Salo пишет:

Копатыч пишет:
У боктана, соктана, циклина выше УИ, да только синтез дорогой. А пропан доступен из скважины, синтез не нужен ему. И цена сильно ниже.

А под них не надо менять инфраструктуру на СК. Стоимость топлива не более 5% стоимости пуска.

Копатыч пишет:
Да я согласен    , кокс есть. Но у пропана, криогенного, большой запас холода, так сказать. А у керосина его нет. Так что пропан можно и не доводить до разложения. нагреть от криогенной температуры до, скажем, 300 градусов. А с керосином возможности для манёвра небольшие, он и так уже тёплый.

У метана и охлаждающие свойства лучше, и УИ выше, и сажа в ГГ, рубашке и ФГ не образуется.

[Salo]

Копатыч пишет:
Что-то разговор переходит в басню Крылова    .

Сначала вопрос был: "Чем вас не устраивает керосин?" Я ответил, по нескольким пунктам. Стоимость топлива - последний пункт, кстати. Без него пропан все равно лучше керосина.
Теперь опять, вот, про метан. Так сказано же было: "Если можно сделать двигатель на кислом газе, с кислородным охлаждением, то метан не лучше пропана". Вот об этом говорю, а не про сажу в сладком газогенераторе.
Итак, надеюсь все согласятся что:
- пропан по охлаждающим свойствам лучше керосина (в том числе, проблема коксования не так остро стоит)
- пропан по УИ лучше керосина
- пропановое топливо (с кислородом) значительно плотнее метанового
- пропан позволяет сделать совмещённые баки без теплоизоляции на общем днище. Метан - нет
- за счет этих двух качеств, пропан как минимум не уступает метану.
- (заглядывая в будущее)пропан проще получать на Марсе, т.к. водорода в нём меньше.

[Salo]

А этан ещё лучше.
Метилацетилен, метилаллен и циклопропан по плотности лучше пропана, а по УИ лучше метана.

[Salo]

Метилаллен ещё и по соотношению компонентов точно соответствует керосину при близкой с ним плотности. Переделка керосиновых двигателей потребуется минимальная.