Плотность энергии.

[Ark]

В энергию поступательного движения продуктов сгорания...

Продукты сгорания осуществляют хаотические движения...
Вопрос. Возможно, КПД и УИ был бы значительно выше, если бы использовалось направленное движение продуктов сгорания.
Существуют же когерентные источники излучения.

[Гость 22]

В энергию поступательного движения продуктов сгорания...

Продукты сгорания осуществляют хаотические движения...
Вопрос. Возможно, КПД и УИ был бы значительно выше, если бы использовалось направленное движение продуктов сгорания.
Существуют же когерентные источники излучения.

Реактивное сопло как раз и используется для согласованного ускорения продуктов сгорания в одном направлении (т.е. для превращения энергии хаотического движения в энергию поступательного движения).

[Ark]

(т.е. для превращения энергии хаотического движения в энергию поступательного движения).

Есть ли возможность, отказаться от использования данной энергии хаотического движения, а например использовать другие виды энергии для последующего преобразования в энергию поступательного движения или сразу создавать энергию поступательного движения.

[Гость 22]

(т.е. для превращения энергии хаотического движения в энергию поступательного движения).

Есть ли возможность, отказаться от использования данной энергии хаотического движения, а например использовать другие виды энергии для последующего преобразования в энергию поступательного движения или сразу создавать энергию поступательного движения.

Конечно, есть такая возможность.

Некоторые виды электрических ракетных двигателей именно так и делают.

[Ark]

Некоторые виды электрических ракетных двигателей именно так и делают.

К сожалению ЭРД имеет низкую тягу. Какие ещё существуют методы создания поступательного движения?

[Макар]

Не интересней ли для достижения более высоких скоростей прогонять топливо через МГД генераторы, а энергию пускать на ускорители.
Понятно, что при наличии мощных источников энергии от ускорителей мы уже не отделаемся.

[sychbird]

Гость 22 пишет:
 

Можно ли вскрыть этот резервуар с остаточной частью энтальпии?

Если Вы говорите о теплоте рекомбинации, то нельзя. Точнее, было бы можно, если бы компоненты топлива были уже ионизированы в исходном состоянии, в баках.[/quote="Гость 22"] Вы были бы правы, если  бы предлогалось вести процесс  в последовательности конверторов химической энергии в энергию импульса  типа: КС-Сопло.

Вторая часть проблемы, можно ли сделать это с затратой энергии, меньшей чем выделиться в результате вскрытия. Иначе говоря имеется ли в этом процессе потенциальный барьер, после преодоления которого процесс пойдет самопроизвольно?.

И такой процесс имеется! Он чисто физический: каскадный ударный электрический пробой в плотной низко-ионизованной плазме.

Что-то я не понял, откуда прибавка появится.

На ионизацию нужно сначала затратить определенную энергию (независимо от того, как именно эта энергия подводится), которая выделится при рекомбинации. Самопроизвольно ионизация никогда не происходт. Поэтому нужно либо постоянно подводить электрическую энергию для поддержания пробоя, либо тратить на это часть тепловой энергии сгорания топлива, что в повлечет снижение скорости истечения.

Физическая химия знает два типа реакций идущих самопроизвольно: экзореакции без потенциального барьери и цепные реакции. Последние могут иметь потенциальный барьер и не иметь его. К первым относяться ВВ требующие инициирования.
Ионизация боле физический процесс, чем химический. Но определенные аналоги имеются. Лавинный электрический пробой в газе идет по цепному механизму с порогом активации.

[Татарин]

Ионизация боле физический процесс, чем химический. Но определенные аналоги имеются. Лавинный электрический пробой в газе идет по цепному механизму с порогом активации.

Только там есть источник энергии ионизации: электрическое поле, которые ускоряет "оторвавшиеся" электроны, чтобы они выбивали другиге электроны.
А кто даст энергию тому полю?

[sychbird]

Ионизация боле физический процесс, чем химический. Но определенные аналоги имеются. Лавинный электрический пробой в газе идет по цепному механизму с порогом активации.

Только там есть источник энергии ионизации: электрическое поле, которые ускоряет "оторвавшиеся" электроны, чтобы они выбивали другиге электроны.
А кто даст энергию тому полю?

Читай выше

[Татарин]

Читай выше

Выше только весьма абстрактные рассуждения о том, как бы выжать воду досуха.
В химическом топливе, как уже было сказано, энергии ровно на разницу энтальпий начальных и конечных продуктов. Энергия ионизации - отрицательна и строго равно -энергия_рекомбинации.

Так за чей счёт банкет?
Вот попросту скажите: откуда возьмётся энергия? Из топлива, с Земли, зелёные человечки подарят?

[sychbird]

Там выше же написано: электро-химический генератор, использующий часть РЗТ, с возможным возвратом этой части (как минимум большей части этой части ) РЗТ в КС.

[hcube]

Вот у нас есть генератор. Он отнял от топлива 1 джоуль. Топливо недогрелось на этот у джоуль. Затем мы ионизируем часть топлива на этот 1 джоуль и получаем основную часть топлива недогретой, а остальное - перегретым до ионизации. Средний УИ при этом ПАДАЕТ, потому что перегрев увеличивает УИ меньше, чем недогрев снижает ;-). Ну, возможны частности типа ионизация - разгон - рекомбинация, но в целом ВЫИГРЫША получить за счет внутренней энергии топлива нельзя, только проигрыш из-за неравномерности нагрева.

Кстати говоря, а какой КПД у ЖРД все-таки? Т.е. преобразования энергии топлива в энергию струи газа?

[sychbird]

Вот у нас есть генератор. Он отнял от топлива 1 джоуль. Топливо недогрелось на этот у джоуль. Затем мы ионизируем часть топлива на этот 1 джоуль и получаем основную часть топлива недогретой, а остальное - перегретым до ионизации. Средний УИ при этом ПАДАЕТ, потому что перегрев увеличивает УИ меньше, чем недогрев снижает

Доказательства в студию, please.  :roll:

[Гость 22]

Кстати говоря, а какой КПД у ЖРД все-таки? Т.е. преобразования энергии топлива в энергию струи газа?

От степени расширения зависит. Может быть от 0.6 (двигатели первых ступеней) до 0.9 (двигатели верхних ступеней с очень большой степенью расширения).

У сопла кпд может быть даже выше 0.95.

[Гость 22]

Доказательства в студию, please.  :roll:

Сопло само по себе - очень эффективное устройство с высоким кпд (см. выше). Чтобы повысить его эфективность, кпд предлагаемого Вами процесса должен быть еще выше. Это возможно?

[sychbird]

Доказательства в студию, please.  :roll:

Сопло само по себе - очень эффективное устройство с высоким кпд (см. выше). Чтобы повысить его эфективность, кпд предлагаемого Вами процесса должен быть еще выше. Это возможно?

Ну для значения КПД равным 0,6 считаю весьма вероятным, для значения 0,9 - весьма проблематичным.

Завтра уходим в зону отсутствия сигнала мобильной связи. Вернусь после 17 сентября. Желаю Всем удачи и хорошего дружеского общения.

[hcube]

Доказательства? Легко и непринужденно.

Возьмем устройство, которое отбрасывает 2 шарика весом по 1 кг каждый. Со скоростью 1 км/c. Суммарная энергия шариков - 1 МДж. УИ - 1 км/c. Теперь изменим баланс энергии - пусть на 1 шарик придется 0.7, а на второй - 0.3 МДж. Скорости будут соответственно 1.18 и 0.77 км/с. Их среднее арифметическое -  0.975 км/c. Т.е. за счет изменения баланса энергии УИ упал на 2.5%. В более запущенном случае, когда мы передадим всю энергию одному шарику, он может упасть аж на 41%.

Ферштейн? ;-) Без внешнего источника энергии наилучшая стратегия - использовать ВСЕ топливо как рабочее тело. Более того, для повышения УИ в водородных ЖРД даже специально берут избыток водорода, потому как он лучше создает давление на единицу массы при данной температуре ;-D.

[mihalchuk]

Доказательства в студию, please.  :roll:

Сопло само по себе - очень эффективное устройство с высоким кпд (см. выше). Чтобы повысить его эфективность, кпд предлагаемого Вами процесса должен быть еще выше. Это возможно?

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. В случае металлосодержащих топлив эффект может быть ещё заметнее. То есть, теоретически резервы повышения эффективности есть.  :wink: Практически, однако, никто не берётся...  

[zyxman]

Возьмем устройство, которое отбрасывает 2 шарика весом по 1 кг каждый. Со скоростью 1 км/c. Суммарная энергия шариков - 1 МДж. УИ - 1 км/c. Теперь изменим баланс энергии - пусть на 1 шарик придется 0.7, а на второй - 0.3 МДж. Скорости будут соответственно 1.18 и 0.77 км/с. Их среднее арифметическое -  0.975 км/c. Т.е. за счет изменения баланса энергии УИ упал на 2.5%. В более запущенном случае, когда мы передадим всю энергию одному шарику, он может упасть аж на 41%.

А теперь еще учтем что в ЖРД мы шарик нагреваем до тысяч градусов, что есть для воды порядка 4.1868 кДж/кг*град * 70град + 333,55 кДж/кг + 1.8 кДж/(кг*град. Цельсия) * 3000 = 293 + 333.5 + 5400 = 6МДж/кг

То есть у нас несколько мегаджоулей уходит исключительно на нагрев. А если эти кислород с водородом пропустить через топливный элемент, а получившуюся воду разгонять, на выходе из ТЭ будет где-то порядка 300 градусов, или на нагрев потрачен _один_ МДж вместо шести.
Ферштейн?

[hcube]

Ну, в принципе я согласен, однако работа ЖРД состоит в преобразовании температуры в скорость, и на выходе сопла газ быстрый, но холодный, так как отдал тепло и на расширении, и на совершении работы по толканию сопла ;-) Нагрев - это просто технологическая операция, в конечном выхлопе температура далеко не максимальная.

Я не спорю, идеально было бы получить на входе пар с температурой 400К, так, чтобы вся остальная энергия рекомбинации была направлена на разгон этого пара. Пока что ЖРД - наилучшее к этому приближение - делай себе сопло с нужной степенью расширения, и все.

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.