РД на метане

[Bell]

Bell написал:
так как баланс мощностей насосов и турбины обеспечивался при более низком давлении в камере

а вот это интересно было бы расшифровать...

1. Про температуру Каторгин и Ко, значит не говорили?

2. А при более высоком давлении турбина выдает больше мощности, чем требуется на насосах? Может просто часть метана пускать в обход турбины, сразу на КС?

[fagot]

Serge V Iz написал:
Тогда у метана (восстановительного) в ГГ молярная масса продуктов в два раза меньше, а теплоемкость самого метана в два раза выше. Сответственно, возможно сжечь чуть больше кислорода и появляется надежда обойтись уменьшенным массовым расходом газа через турбину?

Массовый расход кислорода в 3,5 раза больше, чем метана, так что не получается.

[fagot]

Bell написал:
 

Bell написал:
так как баланс мощностей насосов и турбины обеспечивался при более низком давлении в камере

а вот это интересно было бы расшифровать...

1. Про температуру Каторгин и Ко, значит не говорили?

2. А при более высоком давлении турбина выдает больше мощности, чем требуется на насосах? Может просто часть метана пускать в обход турбины, сразу на КС?

Наоборот, располагаемая мощность турбины при расходе через нее всего метана и ограничении температуры прочностью материалов позволяет реализовать на насосах такую потребную мощность, при которой давление за насосами и соответствующее ему давление в камере будут ниже, чем в случае использования для привода турбины всего кислорода.

[Serge V Iz]

Массовый расход кислорода в 3,5 раза больше

Я исходил из соотношения 3.0 в основной КС (избыток метана, смещение в сторону CO).
Температуру видимо, тоже придется довести до знакомых Энергомашу величин:

[Сергей]

Bell написал:
Ок, смотрим список литературы:8. Klepicov, Katorgin, Chvanov. The new generation of rocket engines,operating by ecologically safe propellant − liquid oxygen and liquefiednature gas (methane). Доклад на 48-й международном аэрокосмическом конгрессе в г. Турин 1997 г.И где это найти?

Уж если есть желание разобраться, то проще найти докторскую диссертацию Клепикова. За бабки сейчас вообще без проблем.

[Bell]

fagot написал:
 

Bell написал:
 

Bell  написал:
так как баланс мощностей насосов и турбины обеспечивался при более низком давлении в камере

а вот это интересно было бы расшифровать...

1. Про температуру Каторгин и Ко, значит не говорили?

2. А при более высоком давлении турбина выдает больше мощности, чем требуется на насосах? Может просто часть метана пускать в обход турбины, сразу на КС?

Наоборот, располагаемая мощность турбины при расходе через нее всего метана и ограничении температуры прочностью материалов позволяет реализовать на насосах такую потребную мощность, при которой давление за насосами и соответствующее ему давление в камере будут ниже, чем в случае использования для привода турбины всего кислорода.

ммм...
то есть энергоемкость всего метана недостаточна, чтоб при заданной умеренной температуре крутить турбину до необходимой мощности?
а если поднимать энергоемкость, то придется это делать температурой?
а у кислорода плотность турбогаза выше и при меньшем объемном расходе удельная энергоемкость получается выше?
ну это так, упрощенно

Сергей написал:
Уж если есть желание разобраться... За бабки сейчас вообще без проблем.

не настолько

[Bell]

Serge V Iz написал:

Массовый расход кислорода в 3,5 раза больше

Я исходил из соотношения 3.0 в основной КС

В любом случае это массовый расход. А объемный в пользу метана.
Получается, что метановый ТНА будет чуть больше размером, но слабее кислородного (окислительного)

[Плейшнер]

Bell написал:
ммм...то есть энергоемкость всего метана недостаточна, чтоб при заданной умеренной температуре крутить турбину до необходимой мощности?а если поднимать энергоемкость, то придется это делать температурой?а у кислорода плотность турбогаза выше и при меньшем объемном расходе удельная энергоемкость получается выше?ну это так, упрощенно

Думал, больше не придется, но оказыается приходится выкладывать десятый наверное уже раз
 Ну это ничего:) 
Из диссертации Клепикова. ( не упустите индексы А Б В Г верху и пояснения внизу)
 

[Bell]

Короче, суть проблемы - в метане, в силу его малой молярной массы, низкой плотности (как следствие первого) и ограничений на соотношение компонентов при восстановительной схеме невозможно передать на ТНА столько мощности, чтобы получить такое высокое давление в КС, какое получается на кислороде при окислительной схеме. Верно?
Что-то типа ограничения безгенераторной схемы по размеру двигателя.

[Bell]

Кстати, в связи с безгенераторной схемой...
А нет ли тут какой-то зависимости от размерности двигателя?

[Плейшнер]

Bell написал:
Кстати, в связи с безгенераторной схемой...А нет ли тут какой-то зависимости от размерности двигателя?

Безгенераторной или без дожигания?
БДГГ на приеденной схеме есть: наивыгоднейшее давление в камере 200-300 атм, максимальное давление для схемы без дожигания ограничивается только прочностью камеры

[fagot]

Bell написал:
ммм...то есть энергоемкость всего метана недостаточна, чтоб при заданной умеренной температуре крутить турбину до необходимой мощности?а если поднимать энергоемкость, то придется это делать температурой?а у кислорода плотность турбогаза выше и при меньшем объемном расходе удельная энергоемкость получается выше?ну это так, упрощенно

Располагаемая мощность турбины определяется массовым расходом газа через нее, а не объемным. А вот потребная мощность насосов уже зависит от объемного расхода компонентов и тут за счет меньшей плотности метана он немного проигрывает керосину.

[fagot]

Bell написал:
Кстати, в связи с безгенераторной схемой...
А нет ли тут какой-то зависимости от размерности двигателя?

У безгенераторной чем меньше двигатель, тем больше удельная площадь камеры на единицу расхода газифицируемого компонента и тем до большей температуры его можно нагреть и соответственно поднять давление. Частично проблема обходится удлинением камеры, что позволяет увеличить площадь теплосъема.

[Плейшнер]

fagot написал:
 

Bell написал:
Кстати, в связи с безгенераторной схемой...
А нет ли тут какой-то зависимости от размерности двигателя?

У безгенераторной чем меньше двигатель, тем больше удельная площадь камеры на единицу расхода газифицируемого компонента и тем до большей температуры его можно нагреть и соответственно поднять давление. Частично проблема обходится удлинением камеры, что позволяет увеличить площадь теплосъема.

У Клепикова, для двигателей тягой порядка 200т:
1. Схема по типу RL-10 - макс. давление в камере 63 атм.
2. С двумя дополнительным теплообменниками (один в камере для нагревания метана, второй в кислородном трубопроводе для охлаждения метана после турбины) - до 250 атм

[Сергей]

fagot написал:
 

Bell написал:
Кстати, в связи с безгенераторной схемой...
А нет ли тут какой-то зависимости от размерности двигателя?

У безгенераторной чем меньше двигатель, тем больше удельная площадь камеры на единицу расхода газифицируемого компонента и тем до большей температуры его можно нагреть и соответственно поднять давление. Частично проблема обходится удлинением камеры, что позволяет увеличить площадь теплосъема.

Максимальный теплосъем в трансзвуковой части сопла, и по массе выгодней удлинять ее. Еще лучше тарельчатое сопло. Как пример РД0126Э с тарельчатым соплом.

 

Основные параметры
Тяга в пустоте, тс (кН)	4 (39,24)
Удельный импульс тяги в пустоте, кгс·с/кг (м/с)	476 (4670)
Давление в камере, кгс/см² (МПа)	70 (6,86)
Компоненты топлива: окислитель горючее	жидкий кислород жидкий водород
Масса двигателя, кг	240
Габариты двигателя, мм высота диаметр среза сопла	1600 1580
Начало разработки, год	1993
Количество ОИ	4

[Сергей]

Плейшнер написал:
 

Bell написал:
Кстати, в связи с безгенераторной схемой...А нет ли тут какой-то зависимости от размерности двигателя?

Безгенераторной или без дожигания?
БДГГ на приеденной схеме есть: наивыгоднейшее давление в камере 200-300 атм, максимальное давление для схемы без дожигания ограничивается только прочностью камеры

Для БДГГ оптимум 100-120 ата, помимо УИ необходимо учитывать увеличение массы движка и безвозвратные потери части топлива на ТНА. 

[Плейшнер]

Сергей написал:
Для БДГГ оптимум 100-120 ата, помимо УИ необходимо учитывать увеличение массы движка и безвозвратные потери части топлива на ТНА.  

УИ камеры с увеличением давления только растет, а вот УИ двигателя с учетом вами сказанного, имеет оптимум 200-300

[Bell]

Плейшнер написал:
Думал, больше не придется, но оказыается приходится выкладывать десятый наверное уже раз

А что такого? Мифы весьма живучи

[Bell]

fagot написал:
У безгенераторной чем меньше двигатель, тем больше удельная площадь камеры на единицу расхода газифицируемого компонента и тем до большей температуры его можно нагреть и соответственно поднять давление

Ну это какбэ очевидно...
Интересно, как эту проблему решают (планируют решать) на РД-0150 или как там его

[Bell]

Сергей написал:
Максимальный теплосъем в трансзвуковой части сопла, и по массе выгодней удлинять ее. Еще лучше тарельчатое сопло. Как пример РД0126Э с тарельчатым соплом.

О, я-я! Но это типа крайний случай, давайте не будем отклонятся от темы. Тут типа про метан и маршевые двигатели большой тяги (по большому счету).