РД на метане

Bell · 26.04.2015 21:09:39

К тому же, если сразу подавать в КС смесь метана и водорода, то сгорать будут оба. Если подать избыток водорода, то он сгорит частично, но и метан тоже не весь и получится куча всякой фигни, вплоть до порожняковой твердой фазы - сажи.
Вот был бы фокус, если водород подавать отдельно после выгорания кислорода, т.е. чисто греть водород и получить плюшку малой молекулярной массы импульса.

Буцетам · 26.04.2015 22:47:07

ЦитироватьBell пишет:
Ключевое - соотношение с кислородом. Большая доля высокого УИ на водороде достигается тем, что водорода подается избыток и он нагревается за счет сгорания стехоиметрического количества О2 и Н2. В результате уменьшается молекулярная масса выхлопа -> растет УИ. Стехиометрия О2 и Н2 по массе 8, а в реальности применяется соотношение 7, на 15% больше водорода.

Да, понимаю. Но дело в том, что смесь 95%H2+5%CH4 уступает 100%H2 при любых соотношениях с кислородом: при 5,5 (максимальный УИ), при 6 и при 7.
А про то, что с метаном - лучше, писал Авмич вот тут http://novosti-kosmonavtiki.ru/forum/forum13/topic7968/?PAGEN_1=7

Насчет подачи водорода в обход сгорания - это получается сродни газофазному ЯРД. В центре, так сказать, ядро, в котором выделяется энергия. А водород по краям потока воспринимает тепло и нагревается. Почему, кстати, форсуночную головку не сделают такую (ж) ? Здесь в центре - подача метана и кислорода, а по краям -кольцевая подача водорода. Что-то вроде завесы, только эта завеса увеличивает УИ. Можно и "газ-газ" замутить: в центре подается кислород, потом кольцом вокруг него - метан и ещё кольцо вокруг метана - водород.

Старый · 26.04.2015 23:55:22

Кольцом вдоль стенок никак нельзя. Должно быть полное перемешивание и прогрев водорода. Иначе снижение УИ. Завесное охлаждение снижает УИ.

Буцетам · 27.04.2015 01:26:01

ЦитироватьСтарый пишет:
Кольцом вдоль стенок никак нельзя. Должно быть полное перемешивание и прогрев водорода. Иначе снижение УИ. Завесное охлаждение снижает УИ.

А что если будет неполное перемешивание, неужто понизится импульс-то ? Водород тут ведь не участвует в реакции горения, а только как балласт выступает. Весь кислород уходит на метан, обеспечивая максимальный для этой пары (O2-CH4) УИ. А дальше часть тепла передается водороду. Почему-то мне кажется, что водород-балласт всегда будет увеличивать УИ. Но если он плохо прогреется, то и плохо увеличит. А хорошо прогреется - хорошо увеличит.
Водород тут сродни гелию. В реакции не участвует.

Вообще какой-то теплообменный двигатель получается. Но с плохим теплообменником. Потому что за такое малое время (пока газ внутри КС и сопла движется) нагреть водород до высокой температуры врядли получится. А ведь смысл в таком двигателе будет только тогда, когда УИ станет выше чисто "водородного". Скажем, секунд 500. Сомнительно, что будет 500 - теплообменник-то плохой. Наверное идея нежизнеспособная...что и требовалось доказать :oops: .

Буцетам · 27.04.2015 01:36:55

ЦитироватьBell пишет:
Вот был бы фокус, если водород подавать отдельно после выгорания кислорода, т.е. чисто греть водород и получить плюшку малой молекулярной массы импульса.

А если в закритику впрыскивать? Как на F-1, только ближе, почти у критического сечения, чтобы температура высокая была. По данным RPA кислорода там уже почти нет, только углекислый газ и вода, ещё немного угарного.

Старый · 27.04.2015 01:41:15

ЦитироватьКопатыч пишет:
А что если будет неполное перемешивание, неужто понизится импульс-то ? Водород тут ведь не участвует в реакции горения, а только как балласт выступает.

Водород должен нагреться. И не как балласт а как рабочее тело.

Буцетам · 27.04.2015 01:47:30

ЦитироватьСтарый пишет:
Водород должен нагреться. И не как балласт а как рабочее тело.

Да! Он и есть рабоче тело. Источник энергии для него - горячий газ, получившийся от сгорания метана-кислорода. Но, понятно, что если водород начнёт перемешиваться со сгорающей смесью CH4-O2, то он отберет часть кислорода у метана. И схема не сработает. Поэтому (как мне кажется), водород лучше пускать снаружи от сгорающего "ядра". Да, он нагреется хуже, но всё равно нагреется! И, кажется, должен увеличить УИ. Почему нет?

Завеса в двигателях снижает УИ потому что ухудшает полноту сгорания. А тут ведь сгорание полное - сгорание метана в кислороде. Вся энергия, которая могла выделиться при сгорании - выделится. А дальше часть её будет отдана водороду. Конечно, это охладит продукты сгорания метана-кислорода, но продукты эти куда "тяжелее", чем водород. А водород сильно разгонится и "в среднем" скорость истечения может и возрасти. Не вижу причин, почему не может.

mihalchuk · 27.04.2015 02:16:45

ЦитироватьBell пишет:
Вот был бы фокус, если водород подавать отдельно после выгорания кислорода, т.е. чисто греть водород и получить плюшку малой молекулярной массы импульса.

Это зачем? УИ понизится. Во-первых, УИ выше, когда всё перемешано в одной струе, чем несколько струй с разными свойствами. Во-вторых, если не разбавлять сразу, будут больше потери на диссоциацию.

Буцетам · 27.04.2015 02:42:24

Цитироватьmihalchuk пишет:
Это зачем? УИ понизится. Во-первых, УИ выше, когда всё перемешано в одной струе, чем несколько струй с разными свойствами. Во-вторых, если не разбавлять сразу, будут больше потери на диссоциацию.

А вы не могли бы пояснить?
1) Почему так важно перемешивание, если реакция горения уже закончилась? К примеру, два варианта: водород смешался с "ядром" потока и нагрелся; и водород обтекает "ядро" потока и тоже нагревается.
2) Насчет диссоциации. Совсем не понял. Казалось бы, диссоциация (воды, углекислого газа) зависит от температуры. А добавка водорода её только понизит, значит и диссоциация уменьшится.

mihalchuk · 27.04.2015 03:23:39

1. Это просто математический расчёт. Берёте два газа разного состава, температуры и т. д., и считаете общий импульс от раздельных струй и смеси. Получаете результат.
2. Как раз, чтобы уменьшить диссоциацию, нужно сразу добавить водород, ещё в камере сгорания. Если перемешивание будет уже в сопле, то на выходе будет более горячий газ, и эффективность сопла снизится.

Старый · 27.04.2015 08:57:55

ЦитироватьКопатыч пишет:
1) Почему так важно перемешивание, если реакция горения уже закончилась?

Потому что водород надо нагреть. То, что рабочее тело надо нагревать - это так трудно понять?

октоген · 27.04.2015 10:11:58

ЦитироватьКопатыч пишет:
Где-то на форуме встречалось, что если к водороду добавить 5% метана, то УИ с кислородом возрастет,

Получите УИ близкий к метану, а проблемы с инфраструктурой и безопасностью настоящие водородные.

В общем тот же бред что с трехкомпонентником керосин-водород-кислород.

Буцетам · 27.04.2015 21:05:20

ЦитироватьСтарый пишет:
Потому что водород надо нагреть. То, что рабочее тело надо нагревать - это так трудно понять?

Да, действительно, понять очень трудно

. Я терпеливо объяснял про два возможных случая:
1) Водород перемешивается с метаном-кислородом, сгорает и никакого эффекта не даёт. Обычный трёхкомпонентник.
2) Водород обтекает, так сказать, "ядро потока". В ядре горит метан-кислород, а водород не горит, а нагревается за счет теплообмена.
Вот про второй случай и речь. Здесь есть рабочее тело - водород. И источник энергии - ядро, в котором горит смесь "метан-кислрод". В итоге мы отбираем часть энергии у продуктов сгорания ядра, т.е. понижаем УИ ядра. Но эта энергия тратится на нагрев и разгон водорода. То есть мы повышаем УИ водорода. А у водорода молекула лёгкая, и это повышение УИ может перевесить понижение за счет ядра.

Мой вопрос: из чего следует, что общий УИ (усреднённый) обязательно будет снижаться, по сравнению с парой "метан-кислород"? Если вы говорите что он снижается, то объясните почему.

Буцетам · 27.04.2015 21:06:41

Цитироватьоктоген пишет:
Получите УИ близкий к метану, а проблемы с инфраструктурой и безопасностью настоящие водородные.

В общем тот же бред что с трехкомпонентником керосин-водород-кислород.

Согласен, мне тоже так казалось. Но ведь Avmich почему-то написал, что 5% метана поднимают УИ! Вот здесь писал, на этой странице http://novosti-kosmonavtiki.ru/forum/forum13/topic7968/?PAGEN_1=7
Я, конечно, не знаю Авмича, насколько он компетентен в этом. Может быть и ошибся...

P.S. Пожалуй, слишком много стало водорода в этой теме. Пора бы вернуться к метану, как считаете?

TDMS · 30.04.2015 09:41:13

ЦитироватьTDMS пишет:
Что такое среднетоннажное производство я не знаю, наверно какое-то не совсем крупнотоннажное.

Немного восполнил пробел. В принципе все есть в интернете, можете и сами найти и почитать. Если коротко, то термина такого вроде бы и вправду нет, но есть активно развивающееся сейчас строительство "под ключ" мини-заводов по производству СПГ. Объем производства - от 100 до 200 тыс. тонн в год (для сравнения крупный завод - это 1-10 млн. тонн, станция для ожижения ("заправка"

5-20 тыс. тонн в год). Четких границ в объемах понятное дело нет, все делается по месту исходя из возможностей источника газа и потребности в нем.

Мини-завод - это именно завод, потому что ~~кролики это не только ценный мех~~ производство опирается на свойства местного газа. Берется он хоть из трубы, хоть из месторождения, хоть из станции переработки мусора. Чем сложнее <выделка шкурки> сепарация метана, тем блин будет дороже )). Но конечный продукт может быть практически любого заданного качества.

В целом кому лень читать (или кто не интересуется этой темой в принципе) - вывод: В настоящее время построить мини-завод по производству высококачественного СПГ - плевое дело. Цена вопроса исчисляется несколькими десятками миллионов долларов. Достаточно поднять руку и выстроится очередь из желающих. И все басни про отсутствие инфраструктуры - для отмазки. Просто в России пока мини-заводов можно сказать почти нет, потому что нет потребителей. Будут.

Нужен ли космодрому мини-завод? Сомнительно. Если только раза три-четыре в год супертяж на метане пускать, не считая двух десятков пусков ракет поменьше. Нью-Васюки получаются.

Seerndv · 30.04.2015 10:42:30

ЦитироватьTDMS пишет:
Нужен ли космодрому мини-завод? Сомнительно. Если только раза три-четыре в год супертяж на метане пускать, не считая двух десятков пусков ракет поменьше. Нью-Васюки получаются.

- начали вы за здравие, но кончили за упокой

TDMS · 30.04.2015 11:55:28

ЦитироватьSeerndv пишет:
- начали вы за здравие, но кончили за упокой

Завод не нужен, достаточно небольшой станции ожижения. Для начала уж точно. Космодром может быть потребителем СПГ, но строить специально под него завод - трата денег.

Если конечно напридумывать еще несколько потребителей, например, оснастить ветку ЖД тепловозами на СПГ, построить компактную электростанцию и т.п., то можно довести объемы потребления до уровня производственных мощностей мини-завода.

Но еще лучше - силами коммерческих нефтегазовых компаний строить завод под продажу СПГ, и рассчитывать на то, что одним из потребителей будет космодром.

октоген · 30.04.2015 11:16:40

Что-то мне все более и более нравится ацетам

Его компоненты крупнотоннажные, почти не криогенные, в цистерне можно привезти на космодром и не строить метановую или водородную инфраструктуру. Компоненты ацетама проще очистить до приемлемой чистоты, чем выгонять из метана остаточные 2-3 % более тяжелых фракций.

Да и УИ у ацетама пусть и на 10 с, но выше метанового. Одно плохо-прощай сладкий ГГ и непонятки с балластированием газовой подушки над топливом+ возможность намерзания дренажных паров на баке кислорода.

Salo · 30.04.2015 12:19:53

В вашей реальности СПГ нельзя привезти в цистерне на космодром?

Seerndv · 30.04.2015 11:27:06

Цитироватьоктоген пишет:
Что-то мне все более и более нравится ацетам Его компоненты крупнотоннажные, почти не криогенные, в цистерне можно привезти на космодром и не строить метановую или водородную инфраструктуру. Компоненты ацетама проще очистить до приемлемой чистоты, чем выгонять из метана остаточные 2-3 % более тяжелых фракций.

Да и УИ у ацетама пусть и на 10 с, но выше метанового. Одно плохо-прощай сладкий ГГ и непонятки с балластированием газовой подушки над топливом+ возможность намерзания дренажных паров на баке кислорода.

- понюхайте концентрированный раствор аммиака, и это у вас пройдёт