Углеводородные горючие омар, боктан, соктан и ацетам

[Wyvern]

......
В водородниках в охлаждающей системе водород находится в сверхкритическом состоянии - это значит, он весь газообразный.....

Т.е. ВЕСЬ ЖИДКИЙ - если сверхкритический   :wink: Не буду спорить, но IMHO ты RL-10 перенес на все водородники. А у водорода и жидкость - то же газ. Он сильно сжимаем.

[Wyvern]

.....
Иди учи матчасть.
В водородниках в охлаждающей системе водород находится в сверхкритическом состоянии ....

Пошел учить матчасть -и вот что выучил  :lol:
Ладно, сверхкритический, так сверхкритический.  Максимальная температура сверхкритического водорода -118,4° С Таким образом его полная теплоемкость в заданном диапазоне от отверждения до кипения - ((259,2-118,4)*14кДж)= 1491 кДж/кг У пропана по той же методе ((188+93)*2,4кДж)=674кДж/кг
У жидкого кислорода соответственно ((218,79-147)*1,68) = всего 120,6кДж/кг.

[Salo]

Wyvern пишет:

.....Но есть один зверь....

Wyvern пишет:

...имя которому ПРОПАН :lol: Пропан (наряду с этаном и др.)обладает некоторыми уникальными свойствами, которых нет ни у метана, ни у водорода и тем более, у керосина. А именно:
-имея плотность при комнатной температуре 0,520, при сильном переохлаждении, до -180^0С он повышает свою плотность до 0,750г/л
-имеет фантастический температурный диапазон в жидком состоянии - точка замерзания -188^0C, а критическая температура - аж +93^0C!!! При этом, например, при комнатной температуре остается жидким при давлении всего 8атм. Таким образом хладоресурс переохлажденного пропана БОЛЬШЕ ЧЕМ У LH2 - что открывает большие перспективы по созданию ЖРД регенеративной схемы. А температурный диапазон переохлажденного пропана находится в тех же пределах, что и у LOX, что позволяет вообще не использовать термоизоляцию, в том числе и в случае с переохлажденным до -190^0C LOX

Топливная пара пропан-LOX при оптимальном соотношении 1:3,6 имеет плотность 1,04 что ~равно керосин-кислороду. При этом Иу пропан-LOX лишь незначительно ниже Иу метана: (дан идеальный вакуумный Иу при давлении 250атм)
LOX-C3H8 - 409,7
LOX-CH4 - 413,3
LOX-JP4 - 404,6
LOX-LH2 - 487,3
Дешев и экологичен.
Что еще надо?

А у этана УИ насколько выше, чем у пропана?
Остальные свойства с пропаном схожи:

При давлении 0,1 МПа этан становится жидким при температуре минус 88°С, а замерзает при -183 °С. Пропан при том же давлении переходит в жидкую фазу при температуре минус 42°С, а замерзает при минус 188°С.

Уменьшение температуры углеводородной жидкости в интервале между температурами плавления и кипения сопровождается существенным увеличением ее плотности. Если перед заправкой в ЛА этан или пропан подвергнуть охлаждению до температуры -180 °С, то плотность жидкого топлива возрастает до 670...750 кг/м3

Дмитрий В. пишет:

А что там у него с выделением твердой фазы (сажи)? :roll:

Этот вопрос видимо касался сладкого газогенератора. Кто-то знает ответ?

[Nikola]

Пошел учить матчасть -и вот что выучил  
Ладно, сверхкритический, так сверхкритический. Максимальная температура сверхкритического водорода -118,4° С

Боюсь вы что-то не то выучили. максимальная температура сверхкритического молекулярного водорода = температуре разложения этого водорода на атомы.

[Wyvern]

.....
Боюсь вы что-то не то выучили. максимальная температура сверхкритического молекулярного водорода = температуре разложения этого водорода на атомы.

Имя,сэстра, имя! (с) Источник сего сакрального знания предоставишь? А то на слово в кризис как то сложно  :lol:
(мой источник - простая энциклопедия :wink: http://slovari.yandex.ru/dict/krugosvet/article/d/d7/1011348.htm )

[Гость 22]

Боюсь вы что-то не то выучили. максимальная температура сверхкритического молекулярного водорода = температуре разложения этого водорода на атомы.

Имя,сэстра, имя! (с) Источник сего сакрального знания предоставишь? А то на слово в кризис как то сложно  :lol:

Максимальная температура сверхкритического состояния - это температура выше критической... Очевидно, что при сверхкритическом давлении эта температура зашкаливает вправо (по схеме) вплоть до превращения молекулярного водорода в плазму

По-поводу охлаждения: водород прекрасно охлаждает в любом состоянии (кроме твердого и плазмы,  вероятно Однако участок фазового перехода Жидкость->Газ может быть опасным. Поэтому применение водорода как охладителя "ограничено" следующими квадрантами на диаграме:




Поскольку водород хорошо охлаждает даже в газообразном состоянии, то его температура в тракте охлаждения может быть существенно выше критической (независимо от давления), поэтому Ваше сравнение водорода и пропана неверно.

P.S. Картинки взял из Вашего источника

[Salo]

А как выглядят пропан и этан в сравнении с метаном?

[Nikola]

Максимальная температура сверхкритического состояния - это температура выше критической... Очевидно, что при сверхкритическом давлении эта температура зашкаливает вправо (по схеме) вплоть до превращения молекулярного водорода в плазму  

По-поводу охлаждения: водород прекрасно охлаждает в любом состоянии (кроме твердого и плазмы, вероятно ) Однако участок фазового перехода Жидкость->Газ может быть опасным. Поэтому применение водорода как охладителя "ограничено" следующими квадрантами на диаграме

Собственно я это и хотел сказать
Насчет перехода Ж-Г для криогенных жидкостей 1) это бешенные скачки давления а с учетом охрупчивания это приводит к разрыву труб. 2) Это полностью нерасчетный режим. Если для жидкостного теплообменника расчет из первых принципов дает ~30% ошибки то в случае кипения ~500% (бывает и больше).

[Nikola]

А как выглядят пропан и этан в сравнении с метаном?

Пропан - очень хороший хладагент. Теплосьем большой, всяко более чем у метана и этана, бывает и в разы. Но тут надо конкретно считать устройство. Большая теплоемкость, не вязкий.
Если керосин не разлогается в рубашке то и пропан не разложится - вопрос правильной организации охлаждения.
Была как-то работка биообьекты замораживать так вот лучшие криоагенты оказались пропан, и углеводороды чуть потяжелее, ну и серебрянная стружка   .

[Salo]

Т.е. главная проблема в том, что в газообразном состоянии может скапливаться в нежелательных местах? Однако особых проблем с применением на автотранспорте не видно. Поправьте меня, но пропановый двигатель должен быть проще метанового и уж точно не намного сложнее керосинки. Конвертировать керосиновый замкнутый двигатель с окислительным газогенератором явно будет несложно. И двигатель испарительной схемы построить можно. Вопросы видимо будут по сладкому газогенератору.
Тогда главный вопрос: почему о таких двигателях ничего не слышно?Кроме вытеснительного пропанового ЖРД для Quick rich я упоминаний не встречал.

[Бродяга]

Тогда главный вопрос: почему о таких двигателях ничего не слышно?Кроме вытеснительного пропанового ЖРД для Quick rich я упоминаний не встречал.

Потому что керосин хранить удобнее.

[Wyvern]

Тогда главный вопрос: почему о таких двигателях ничего не слышно?Кроме вытеснительного пропанового ЖРД для Quick rich я упоминаний не встречал.

Потому что керосин хранить удобнее.

Ну, как известно каждому БОМЖу - водород, особенно жидки - лидер в простоте хранения   :lol:

[Бродяга]

Ну, как известно каждому БОМЖу - водород, особенно жидки - лидер в простоте хранения   :lol:

Водород даёт примущество в удельном импульсе и на водороде, кстати, реализованы единственные используемые многоразовые двигатели.

 А криогенные метан/пропан и хранить сложно и преимуществ от них НУЛИНА.

[Wyvern]

Ну, как известно каждому БОМЖу - водород, особенно жидки - лидер в простоте хранения   :lol:

Водород даёт примущество в удельном импульсе и на водороде, кстати, реализованы единственные используемые многоразовые двигатели.
....

Ааааа! Так в ЭТОМ ВСЕ ДЕЛО!? В высоком Иу? А я то думал...подожди Бродяга - а почему тогда ЯРД не реализован? Там вааще 9000м/сек? Или, еще лучше - взрыволеты типа "Ориона"?  :lol:  

[Nikola]

Т.е. главная проблема в том, что в газообразном состоянии может скапливаться в нежелательных местах? Однако особых проблем с применением на автотранспорте не видно. Поправьте меня, но пропановый двигатель должен быть проще метанового и уж точно не намного сложнее керосинки. Конвертировать керосиновый замкнутый двигатель с окислительным газогенератором явно будет несложно. И двигатель испарительной схемы построить можно. Вопросы видимо будут по сладкому газогенератору.
Тогда главный вопрос: почему о таких двигателях ничего не слышно?Кроме вытеснительного пропанового ЖРД для Quick rich я упоминаний не встречал

Про скапливание в газообразном состоянии-чесно не понял где? когда? В общем случае это вопрос организации теплообменника не более.
Про охлажднение испарением - сложный вопрос вообще сейчас это НЕРАСЧИТЫВАЕМЫЙ режим и тут нужны большие исследования. Вообще с пористой матрицей это организовать можно но вот насчет повторяемости и технической целесообразности - это вопрос.
Почему нет движка - я думаю просто не было такой задачи. Были задачи сделать что-то (Р7), что-то страшное (Сатана), выше дальше сильнее (Энергия) а вот надежное-экономичное (Зенит) не успели. И пропан не успели.

[Nikola]

А криогенные метан/пропан и хранить сложно и преимуществ от них НУЛИНА

Не так. Хранить водород - крутое ЭВТИ (С безконечной откачкой). Хранить метан, и тп - вакуум-порошок либо просто пенопласт. Если пропан можно тупо грунт использовать. Разница в стоимостях хранения на порядок как минимум.

[VAA]

Нет, это для другого... прожекта двигателя .

Двигатель малой тяги, поэтому вопрос цены топлива не так критичен - топлива нужно мало.

Что касается ограничений по температурам кипения и плавления - двигатель вакуумный, особо замёрзнуть не должен. Пока не важно. Вспышка - мне нужно разве что надёжное воспламенение с разложенной перекисью, это парогаз с Т ~1000 К.

Если Вам нужны небольшие количества топлива для небольшого двигателя, то синтин как раз подойдёт.  Технология производства его известна и детали её опубликованы, стабильность, вязкость, плотность (0.86), температура замерзания/кипения вполне неплохи.  Производство в количестве десяток-сотен литров можно заказать любой фирме, занимающейся custom synthesis.  Оценочно нужно будет исходить из цены 5 000 - 20 000 $/L, что, с учётом цены ракетного двигателя и ракетной техники вообще, думаю, не так дорого.  Цена будет зависеть от цены метилциклопропил кетона (МЦПК) - ключевого интермедиата, от которого ещё три стадии до синтина.  Если делать в Китае - должно получится не так дорого.
Если же дорого, то можно подумать о следующих вариантах.
1.  Декалин (декагидронафталин, Decahydronaphthalene), C10H18.
http://en.wikipedia.org/wiki/Decahydronaphthalene
Стандартный растворитель (должен быть дёшев), большая плотность (0.90), замерзает относительно низко, есть небольшая стерическая напряженность (правда, совсем небольшая, что даёт совсем небольшой энергетический выигрыш).
2.  JP10 (exo-tetrahydrodicyclopentadiene, C10H16).  Хорошая плотность (0.94), энергоёмкость выше, чем у декалина, но маловато водорода.
3.  Производные скипидара, который состоит, в основном, из альфа- и бета-пиненов (C10H16).  Оба вещества включают в себя четырехчленные циклы, из-за чего их внутренняя энергия выше, чем у 1 и 2.  Их прогидрированные варианты тоже должны быть достаточно дёшевы, но при этом более стабильны.  Плотность около 0.85.

Вообще же в двигателе на перекиси взнос от внутренней энергии топлива будет относительно невелик ввиду малого массового количества топлива по отношению к окислителю.

В ЖРД топливо обычно используется для регенеративного охлаждения, а при повышеннех температурах в рубашкah охлаждения ненасыщенные соединения могут особенно плохо себя вести - например, образовывать нагар.  

А как с этим у пропана?

У пропана с этим всё должно быть нормально.  Более того, его температура плавления в 187.6 °C ниже температуры кипения кислорода, -182.95 °C,что дало бы возможность, например, делать совместные межбаковые перегородки и трубопроводы без теплоизоляции.  Другое дело, будут ли у пропана преимущества перед керосином?

[Salo]

Если двигатель на метане имеет УИ на 10-15 с выше керосинового, то в случае с пропаном мы можем рассчитывать на 5-8 с?

[ssb]

Другое дело, будут ли у пропана преимущества перед керосином?

А этого:

возможность, например, делать совместные межбаковые перегородки и трубопроводы без теплоизоляции.

+лучше охлаждающая способность, +больше УИ, +меньше сажи, +меньше нагара

разве мало?

[Salo]

На ЖК/пропане (ЖК/метане) можно реализовать полубезгазогенераторную схему газ-газ.
Используем два ТНА: один для кислорода и второй для пропана.
Весь кислород подаём в газогенератор, где и сжигаем с небольшим количеством пропана. Кислый газ подаём на турбину кислородного ТНА, а после неё в КС. Пропан пропускаем через рубашку КС, затем подаём на турбину пропанового ТНА, а после неё в КС.
Это позволит снизить мощность кислородного ТНА, а значит и температуру кислого газа.
Кроме того упрощаются сами ТНА, поскольку снижаются требования к уплотнениям между насосами и турбиной.
Правда придётся повозиться с синхронизацией ТНА. И остаётся проблема с медленным выходом на мощность.