Плотность энергии.

[avmich]

Хкуб, КПД преобразования химэнергии в кинетическую может быть меньше - теоретически - чем КПД разгона по обходным процессам.

2михальчук - все верно, но это только для случая, когда у нас есть ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЙ источник энергии в виде забрасываемого на орбиту топлива. Да и то - чтобы его обратно сконвертировать в водород-кислород, надо на орбиту поднять завод жидких газов. Не уверен, что прибавка ПН окупит эту операцию ;-) Если же брать важу схему - вы же собираетесь конденсат не в жидкой фазе сбрасывать в сопло, ага? А на испарении как раз те самые 3 Мдж разницы и набегут.

Этот завод по сжижению может быть на удивление невелик и нетяжёл. В тонну точно можно всё уместить.

[hcube]

А производительность какая будет? А объемы для хранения газов? А сжижатор? ;-) Наконец, энергию для электролизера и холодилььника где брать? ;-) Мнится мне, что тонна - это 'на всем готовом', а если учесть всю инфраструктуру, то получится тонн 20, которые будут 5 тонн топлива месяц нарабатывать.

[Гость 22]

КПД может зашкалить за 100%

Это мнимое "зашкаливание" обычно обозначает использование энергии из внешнего источника, который не учитывается в расчете кпд

Как уже говорилось, кпд ЖРД может достигать 0.9, а кпд отдельно взятого сопла (без КС) как устройства по разгону уже имеющегося горячего газа может превышать 0.95.

Если говорить о тепловых машинах на химическом топливе, то ЖРД - одна из самых совершенных машин среди них, которая практически не оставляет неиспользованных резервов химической энергии. Улучшить ЖРД за счет отбора энергии у химического топлива и использования этой энергии каким-то другим способом (отличным от простого расширения при течении через сопло) практически невозможно.

Поэтому все предложения по улучшению ЖРД так или иначе предполагают наличие дополнительного источника энергии.

[Fakir]

Нет ничего невозможного! Берём кислородно-водородное топливо для примера. Часть продуктов сгорания конденсируем, высвобождающуюся энергию направляем с топливом в камеру сгорания. Конденсат тоже направляем туда или в сопло, но при этом подбираем такие условия распыла, чтобы он успевал разгоняться до близкой к потоку скорости на срезе, но не успевал охлаждаться. КПД может зашкалить за 100%, так как энергия образования конденсата 15,1 МДж/кг, а энергия продуктов сгорания водородника - 12,6 МДж/кг.

Главная проблема вашей схемы - идеологически, согласен, любопытной - в необходимости создания ОЧЕНЬ мощного и эффективного теплообменника. ГИГАВАТТНЫХ масштабов.

Ни рубашки охлаждения, ни прикидки келдышевцев по теплообменнику для ЖРД безгенераторной схемы в кач-ве примера не предлагать - там больше полутора порядков разница по мощности.
И даже теплообменник, что Бонд делает для Скайлона - не очень-то годится. Как по мощности, так и по др. параметрам.

[Fakir]

КПД может зашкалить за 100%

Это мнимое "зашкаливание" обычно обозначает использование энергии из внешнего источника, который не учитывается в расчете кпд

Да нет, у Михальчука несско другая идея: часть продуктов сгорания не выбрасывать через сопло, а конденсировать и везти с собой на орбиту (включая в ПН), а энергию их сгорания утилизировать, передавая "выбрасываемому" рабочему телу через теплообменники.

Специфика про(ж)екта - помимо всех чисто технических трудностей - в том, что он "по построению" пригоден только для того, чтобы возить на орбиту воду

[Гость 22]

КПД может зашкалить за 100%

Это мнимое "зашкаливание" обычно обозначает использование энергии из внешнего источника, который не учитывается в расчете кпд

Да нет, у Михальчука несско другая идея: часть продуктов сгорания не выбрасывать через сопло, а конденсировать и везти с собой на орбиту (включая в ПН), а энергию их сгорания утилизировать, передавая "выбрасываемому" рабочему телу через теплообменники.

Да, я помню

Однако и в этом случае никакого "зашкаливания" кпд не наблюдается. Нужно просто иметь в виду, что располагаемая энергия определяется общим количеством топлива в баках, а не только той частью топлива, которая будет "выброшена" через сопло. Тогда кпд сразу приходит в норму

А вообще, с точки зрения термодинамики, предлагаемая mihalchuk схема эквивалентна расширению газа при его истечении через сопло вплоть до температур конденсации. Для пустотных двигателей именно этот вариант будет проще, легче, надежнее и дешевле любого теплообменника. Для нижних ступеней такое расширение невозможно, и теплообменник действительно может дать какую-то прибавку, но... как Вы и сказали - это пригодно только для водовозов

[X]

Где-то на данном форуме читал, что в детонационных двигателях УИ достигал 8000 м/с.
Интересно, как тогда объяснить ограничение энергии химических связей?

Кроме-этого принципиальным ограничением в повышении плотности энергии является внешняя оболочка и её ограничения по удержанию температуры и давления.

[hcube]

Ну да, можно хоть миллион сделать. Только беда в том, что при этом массовое совершенство катастрофически падает - 1 кг ускоряем до 10К км/с, а миллион килограммов на это тратим ;-).

[Nikola]

Кроме-этого принципиальным ограничением в повышении плотности энергии является внешняя оболочка и её ограничения по удержанию температуры и давления.

Господи да кто же это придумал? Нету такого ограничения. Пример - плутоний.
Хотите высоких энергий - атомарные водород и кислород, всяческие метастабильные структуры в электронных оболочках атомов и тд и тп

[zyxman]

Кроме-этого принципиальным ограничением в повышении плотности энергии является внешняя оболочка и её ограничения по удержанию температуры и давления.

Господи да кто же это придумал? Нету такого ограничения. Пример - плутоний.

И чем-же так хорош плутоний?

[поверхностный]

Я не уверен, что энергия внутренних связей твердых тел меньше, чем энергия топливной пары. Я сужу об этом по тому, какую прочность заявляют для виртуальных конструкционных материалов. Самый простой способ использовать эту энергию - не строить маховик, а расплавить (или испарить) материал, разорвав эти связи. Где можно найти теплоту плавления карбида кремния, оксида бериллия? Плавятся ли они, или возгоняются, как углерод?

[Ark]

Ну да, можно хоть миллион сделать. Только беда в том, что при этом массовое совершенство катастрофически падает - 1 кг ускоряем до 10К км/с, а миллион килограммов на это тратим ;-).

Я думаю, что УИ рассчитывается у двигателя для всего запаса топлива.

[Ark]

Господи да кто же это придумал? Нету такого ограничения.

Если нет ограничений, то тогда давайте рассматривать плотность энергии в центре Солнца в объёме одного м3. Температура миллионы градусов, удержать сможете?

[zyxman]

Господи да кто же это придумал? Нету такого ограничения.

Если нет ограничений, то тогда давайте рассматривать плотность энергии в центре Солнца в объёме одного м3. Температура миллионы градусов, удержать сможете?

А че так мелко-то? - "Тайно, ночью.." (с) надеваем на Солнце сопло и вперед к звездам!

[Dude]

И чем-же так хорош плутоний?

238-й замечательный источник тепла.

[Nikola]

Если нет ограничений, то тогда давайте рассматривать плотность энергии в центре Солнца в объёме одного м3. Температура миллионы градусов, удержать сможете?

Вам нужна такая плотность энергии? Пожал-ста килограм железа и килограм антижелеза на магнитиках.

И чем-же так хорош плутоний?

Энергоемкость велика, а хранить можно и в салфеточке без прочных баков.
Все размышления о прочных баках хороши только если энергия хранится на валентных электронных оболочках (да и то куча способов обойти это ограничение). Для энергии хранимой в ядре или на внутренних электронных оболочках эти рассуждения не правомерны.

[Татарин]

Я не уверен, что энергия внутренних связей твердых тел меньше, чем энергия топливной пары.

Я тоже вот не уверен. Потому что это очень разные по сути энергии: первая - положительная (то есть, энергия которая выделится, если топливо сгорит), вторая - отрицательная (которую нужно приложить, чтобы разрушить объект).

Но если говорить о запасании энергии в напряжениях конструкций, то оно всегда будет проигрывать в сравнении с "обычными" топливными парами. Причину можно изложить простой русской пословицей: "где тонко, там и рвётся". Для получения предельных параметров нужно иметь  конструкцию из бездефектного материала, ибо наличие дефектов снижает предельную прочность на порядки и в разы.
Учитывая, что энергия химических связей примерно одного порядка... можно сделать вывод.

Я сужу об этом по тому, какую прочность заявляют для виртуальных конструкционных материалов.

А уж какую энергию я могу заявить для виртуальной топливной пары...

[zyxman]

И чем-же так хорош плутоний?

Энергоемкость велика, а хранить можно и в салфеточке без прочных баков.

И на пару порядков больше геморроя с преобразованием энергии в тягу и с безопасностью..

Причем самое смешное что вообще-то можно даже сделать ЯРД и даже воздушно-реактивный двигатель, которые можно будет использовать в атмосфере, но размер его будет громадным и это будет очень существенно отягощать проблемы, возникающие в случае катастрофы.
- Насколько я помню, у NERVA на 10 тоннах массы уже стали дотягиваться до превышения тяги над массой, а сколько должна быть масса движка чтобы у него была круговая радиационная защита и превышение тяги над массой хотя-бы раза в два? - 100 тонн или больше?

- А теперь представим себе что эта дура где-то нештатно упала и горит..

[mihalchuk]

А вообще, с точки зрения термодинамики, предлагаемая mihalchuk схема эквивалентна расширению газа при его истечении через сопло вплоть до температур конденсации. Для пустотных двигателей именно этот вариант будет проще, легче, надежнее и дешевле любого теплообменника. Для нижних ступеней такое расширение невозможно, и теплообменник действительно может дать какую-то прибавку, но... как Вы и сказали - это пригодно только для водовозов

Если взять водородник, то расширение до температур конденсации предполагает снижение этой самой температуры почти до 0 С, а я не помню ЖРД (может, кто подскажет) с температурой на срезе менее 300 С. При этом давление будет настолько небольшим, а угол сопла по отношению к оси настолько малыми, что размеры сопла (необходим протяжённый конденсационный участок), имхо, делают идею практически нереальной. В случае принудительной конденсации и распыла трудности другого рода – технологические. Есть и ещё одно важное отличие: в первом случае конденсат должен успеть отдать энергию газу, а во втором - не успеть нагреться. А итогом имеем следующее: в результате того, что подсчёт КПД двигателя идёт по газообразным продуктам сгорания и не учитывает энергию конденсации, расчётный КПД может превысить 100%. В противном случае ни один ЖРД не достигает КПД 90%. А сам пример – показатель того, что можно заглянуть немного далее слоившихся представлений, если смотреть в суть вещей.
 :wink:

[Peter]

При этом давление будет настолько небольшим, а угол сопла по отношению к оси настолько малыми, что размеры сопла (необходим протяжённый конденсационный участок), имхо, делают идею практически нереальной.

В порядке бреда - а если использовать сопло с внешним расширением?