РД на метане

[Bell]

8. Аммиак
У аммиак плотность =681 кг/м3. Теплоемкость газа при 500*С =2.45 КДж/(кг*К).
Пропана в 1.4 раза меньше чем кислорода, посчитаем для тракта ТНА
Энергия на сжатие =1141/681/1.4= 1.2. Энергия получаемая турбиной =2.45/0.979/1.4= 1.79
Аммиака банально вдвое больше чем метана. Рассчитаем давление на сладком тракте на аммиаке = 350*1.79/(1+1.2)= 284  бар.

1,4 - стехиометрия, а если избыток аммиака? Будет молекулярный азот, закиси-окиси азота и водород - средняя молекулярная масса должна быть поменьше. Примерно, как с избытком водорода, но поменьше прибавка УИ.

Правда, экологи на г...но изойдут от NOx...
Кстати, они и на стехиометрическом аммиаке будут

ЗЫ. Мне сильно кажется, что еще в 50-60х все возможные топливные пары проверяли крайне внимательно, не могли такое упустить...

[Prokrust]

Как насчёт глянуть ацетам 50/50? Я сейчас подумал что на метане-то сажи нет в газгене, а в ацетаме водороды из аммиака как бы отходят ацетилену при сжигании (раз азот образует N2 и сам по себе).
Может так получиться что ацетам 50/50 достаточно водородный, чтобы тоже сажи не давать. А камеру охлаждаем кислородом тогда, чтоб продуктами разложения не забивать.
Какое соотношение компонентов на ацетаме 50/50? Ну пусть будет 1,8

Проблема ацетама в том, что вряд ли кто-нибудь будет делать на нем сладкий тракт. А у кислого тракта давление раза в 2 ниже.
При давлении 2000 psi (136 бар) УИ для соотношения 1.8= 322-331.
При давлении 2000 psi (136 бар) УИ для соотношения 2.5= 321-342.
Полагаю ацетам может быть интересен для перекиси воды. С ее разложением давление не проблема.

[Prokrust]

8. Аммиак
У аммиак плотность =681 кг/м3. Теплоемкость газа при 500*С =2.45 КДж/(кг*К).
Пропана в 1.4 раза меньше чем кислорода, посчитаем для тракта ТНА
Энергия на сжатие =1141/681/1.4= 1.2. Энергия получаемая турбиной =2.45/0.979/1.4= 1.79
Аммиака банально вдвое больше чем метана. Рассчитаем давление на сладком тракте на аммиаке = 350*1.79/(1+1.2)= 284  бар.

1,4 - стехиометрия, а если избыток аммиака? Будет молекулярный азот, закиси-окиси азота и водород - средняя молекулярная масса должна быть поменьше. Примерно, как с избытком водорода, но поменьше прибавка УИ.

Правда, экологи на г...но изойдут от NOx...
Кстати, они и на стехиометрическом аммиаке будут

ЗЫ. Мне сильно кажется, что еще в 50-60х все возможные топливные пары проверяли крайне внимательно, не могли такое упустить...

Американцы же испытывали движок на аммиаке. У них были проблемы с зажиганием и нестабильностью горения. Сейчас  проблема с нестабильностью решается числодробилкой, а тогда это было проблемой.
Я уверен в одном - я капитан очевидность, мимо этого специалисты не проходили.
Но решения принимали по другим соображениям и точно не из-за экологов.
Лучший импульс именно при стехиометрия, полагаю аммиак легко окисляется полностью.

[Владимир Шпирько]

Я уверен в одном - я капитан очевидность, мимо этого специалисты не проходили.
Но решения принимали по другим соображениям и точно не из-за экологов.
Лучший импульс именно при стехиометрия, полагаю аммиак легко окисляется полностью.

Полностью это как?  Азот тоже окисляется? До какого окисла?
Или только вода и молекулярный азот?

[Bell]

Лучший импульс именно при стехиометрия, полагаю аммиак легко окисляется полностью

А немножко ацетилена? 10%

[Prokrust]

Я уверен в одном - я капитан очевидность, мимо этого специалисты не проходили.
Но решения принимали по другим соображениям и точно не из-за экологов.
Лучший импульс именно при стехиометрия, полагаю аммиак легко окисляется полностью.

Полностью это как?  Азот тоже окисляется? До какого окисла?
Или только вода и молекулярный азот?

Только водород конечно. 4NH3 + 3O2 = 2N2 + 6H20
NH3 - 17 молекулярная масса.
O2 - 32 молекулярная масса.
Cтехиометрия = (32*3) / (17*4) = 1.41

[Prokrust]

Лучший импульс именно при стехиометрия, полагаю аммиак легко окисляется полностью

А немножко ацетилена? 10%

На 4000 psi (272 бар) УИ =328-346 при соотношении 1.5

[Bell]

Я уверен в одном - я капитан очевидность, мимо этого специалисты не проходили.
Но решения принимали по другим соображениям и точно не из-за экологов.
Лучший импульс именно при стехиометрия, полагаю аммиак легко окисляется полностью.

Полностью это как?  Азот тоже окисляется? До какого окисла?
Или только вода и молекулярный азот?

Только водород конечно. 4NH3 + 3O2 = 2N2 + 6H20
NH3 - 17 молекулярная масса.
O2 - 32 молекулярная масса.
Cтехиометрия = (32*3) / (17*4) = 1.41

Пропеп должен показывать окислы азота в заметных количествах. Под рукой его сейчас нет, но это 100%.
И водород должен быть, молекулярный.

[Bell]

Лучший импульс именно при стехиометрия, полагаю аммиак легко окисляется полностью

А немножко ацетилена? 10%

На 4000 psi (272 бар) УИ =328-346 при соотношении 1.5

Мало. Ну логично, я еще те старые расчеты помню, там и на оптимуме разница с метаном была едва

Хотя я тут глянул - считал на 166 атм, почему-то 🤔
Но всех - на 166, одинаково

[Prokrust]

Ааа, вы про результат пропепа. Конечно

AP-R45            Run using June 1988 Version of PEP,
Case  1 of  1    21 Jan 2025 at  2:20:36.55 am

  CODE                                  WEIGHT    D-H  DENS      COMPOSITION
  736 OXYGEN (GAS)                    140.000      0  0.00001    2O
    84 AMMONIA (GASEOUS)                100.000  -649  0.00001    3H  1N

THE PROPELLANT DENSITY IS 0.00001 LB/CU-IN OR  0.0003 GM/CC
THE TOTAL PROPELLANT WEIGHT IS  240.0000 GRAMS

NUMBER OF GRAM ATOMS OF EACH ELEMENT PRESENT IN INGREDIENTS

  17.613901 H    5.871301 N    8.750000 O 

****************************CHAMBER RESULTS FOLLOW    *****************************

T(K)  T(F)  P(ATM)  P(PSI) ENTHALPY  ENTROPY  CP/CV    GAS  RT/V
3387. 5637.  272.10  4000.00  -55.84  710.85  1.2001 12.216  22.273

SPECIFIC HEAT (MOLAR) OF GAS AND TOTAL=  11.914  11.916
NUMBER MOLS GAS AND CONDENSED=  12.2164  0.0000

  7.90643 H2O        2.87709 N2        0.65172 H2        0.41754 HO     
  0.13834 O2        0.11625 NO        0.07765 H          0.02897 O     
1.63E-03 HO2      2.11E-04 NHO      1.75E-04 NO2      1.12E-04 NH3   
5.41E-05 N2O      4.78E-05 NH2      4.57E-05 N        4.48E-05 NHO2   
4.02E-05 NHO2      2.38E-05 NH     

THE MOLECULAR WEIGHT OF THE MIXTURE IS  19.646

****************************EXHAUST RESULTS FOLLOW    *****************************

T(K)  T(F)  P(ATM)  P(PSI) ENTHALPY  ENTROPY  CP/CV    GAS  RT/V
1509. 2258.    1.00    14.70  -376.42  710.85  1.2327 11.743    0.085

SPECIFIC HEAT (MOLAR) OF GAS AND TOTAL=  10.528  10.528
NUMBER MOLS GAS AND CONDENSED=  11.7427  0.0000

  8.74981 H2O        2.93561 N2        0.05707 H2        0.00007 HO     
1.61E-05 H        6.56E-06 NO     

THE MOLECULAR WEIGHT OF THE MIXTURE IS  20.438

**********PERFORMANCE:  FROZEN ON FIRST LINE, SHIFTING ON SECOND LINE**********

IMPULSE  IS EX      T*      P*      C*    ISP*  OPT-EX  D-ISP      A*M  EX-T
  326.3  1.2239  3046.  152.34  5960.6          24.07    0.1  0.04633  1215.
  341.0  1.1537  3167.  156.09  6134.0  236.0  26.73    0.1  0.04767  1509.

[Владимир Шпирько]

Я уверен в одном - я капитан очевидность, мимо этого специалисты не проходили.
Но решения принимали по другим соображениям и точно не из-за экологов.
Лучший импульс именно при стехиометрия, полагаю аммиак легко окисляется полностью.

Полностью это как?  Азот тоже окисляется? До какого окисла?
Или только вода и молекулярный азот?

Только водород конечно. 4NH3 + 3O2 = 2N2 + 6H20
NH3 - 17 молекулярная масса.
O2 - 32 молекулярная масса.
Cтехиометрия = (32*3) / (17*4) = 1.41

Пропеп должен показывать окислы азота в заметных количествах. Под рукой его сейчас нет, но это 100%.
И водород должен быть, молекулярный.

Да ну?.... Окислы азота появятся только при избытке кислорода.  И то не много, много меньше величины влияющей на УИ.

А вот молекулярный водород? Н2 - просто не появится при избытке кислорода от слова совсем, а при недостатке кислорода - могут появиться следы, не более. Скорей просто останется несгоревший аммиак.

[Bell]

AMMONIA (GASEOUS)

Оппа! А почему оба компонента - газ? А кто будет учитывать теплоту испарения? 
У аммиака она очень большая, только у воды больше

[Bell]

Да ну?

Ну да. Неполнота сгорания и термическое разложение аммиака должна давать азот, окислы и водород

[Bell]

NUMBER MOLS GAS AND CONDENSED=  12.2164  0.0000

  7.90643 H2O        2.87709 N2        0.65172 H2        0.41754 HO     
  0.13834 O2        0.11625 NO        0.07765 H          0.02897 O     
1.63E-03 HO2      2.11E-04 NHO      1.75E-04 NO2      1.12E-04 NH3   
5.41E-05 N2O      4.78E-05 NH2      4.57E-05 N        4.48E-05 NHO2   
4.02E-05 NHO2      2.38E-05 NH

Типа того, да
Но надо оба компонента жидкие считать, это же замкнутая схема

Там в любом случае теплота испарения тратится из химической энергии рабочего тела

[Буцетам]

И к слову, почему этан? От пропана как я понимаю, будет меньше сажи, плотность выше

Спасибо! Этан по моему пониманию тоже сажи не даёт. У Клепикова в диссертации были сладкие газгены на метане и пропане. Он писал "хотя по результатам моделирования оба газгена должны давать сажу, причём пропановый очень много, в тестах сажи не было совсем у метана, и было очень мало у пропана". В общем у этана, из этих соображений, сажи нету тоже, а эвтектика "метан-этан" это самое плотное бессажевое горючее за счёт переохлаждения до ≈75K
Хотел ещё график температурной устойчивости показать, но не могу найти его. Там метан с огромным отрывом, все другие алканы начиная с пропана сильно внизу (и близко друг к другу), а этан хуже метана, но сильно лучше остальных, прям значительно более стабильный. Это я сейчас про охлаждение сопла имею ввиду, этан не будет коксоваться

[Prokrust]

NUMBER MOLS GAS AND CONDENSED=  12.2164  0.0000

  7.90643 H2O        2.87709 N2        0.65172 H2        0.41754 HO     
  0.13834 O2        0.11625 NO        0.07765 H          0.02897 O     
1.63E-03 HO2      2.11E-04 NHO      1.75E-04 NO2      1.12E-04 NH3   
5.41E-05 N2O      4.78E-05 NH2      4.57E-05 N        4.48E-05 NHO2   
4.02E-05 NHO2      2.38E-05 NH

Типа того, да
Но надо оба компонента жидкие считать, это же замкнутая схема

Там в любом случае теплота испарения тратится из химической энергии рабочего тела

Вечером пересчитаю.
А по окислам заметен только NO. Тот самый который в грозу образуется. И таки да, молнии на порядок чаще бьют вверх в облака.
NO еще обратно распадается при остывании.
В общем не о чем.

[Буцетам]

Хотел ещё график температурной устойчивости показать, но не могу найти его. Там метан с огромным отрывом, все другие алканы начиная с пропана сильно внизу (и близко друг к другу), а этан хуже метана, но сильно лучше остальных, прям значительно более стабильный. Это я сейчас про охлаждение сопла имею ввиду, этан не будет коксоваться

Нашёл, хотя отрыв и не такой суперогромный оказался. Тем не менее, этан пересекаеи линию этилена при ≈1050К, а пропан пересекаеи линию пропилена при ≈850К эта разница большая, учитывая что в реальности реакции разложения пойдут гораздо раньше (вторая картинка). Если в каналах охлаждения для пропана допустимая температура будет градусов 200 по Цельсию, то для этана градусов 300,  тем более он разбавлен метаном, может и 350. По сути, при 350°С в канале, тебя уже материал стенки ограничивать будет, а не разложение хладагента.
Этан вещь перспективная. Его к тому же легко получать из метана с высоким выходом, а для пропана больше стадий или меньше выход. Для Луны, впрочем, этан бесполезен, а вот на Марсе если Маск перейдет на смесевое горючее, он выиграет процентов 15 dV

[blik]

а вот на Марсе если Маск перейдет на смесевое горючее, он выиграет процентов 15 dV

15% или 15 с?

[Буцетам]

а вот на Марсе если Маск перейдет на смесевое горючее, он выиграет процентов 15 dV

15% или 15 с?

По секундам проиграет 1-2 сек, но по плотности выиграет. В итоге в тот же старшип Маск заливает больше топлива и летит на больше dV
Кислородный бак не поменяется, но соотношение окислитель/горючее по-прежнему будет близко к оптимальному, потому что для этана это соотношение должно быть ниже чем для метана

[Bell]

А по окислам заметен только NO. ...
В общем не о чем.

Да бог с ним. Зато там водорода дофига