Можно ли увеличить КПД ракетного двигателя ?

[Болгарин]

Это ты придурок. Пойми же наконец -  Филимоненко работал над безтопливной ракете без отброса массы.
...

Интересно, что КвМ и ОТО поддерживают такую возможностью!   

[Болгарин]

Хороший результат.

Я формулу могу вывести, но
когда нужно цифры получить -
всегда (почему-то) хрень получается.

Меня достали эти самые джоули и калории.
Заёмся я их пересчитывать друг в друга.

О стехиометрии:
https://en.wikipedia.org/wiki/RP-1

По химическим формулам я получил массовое соотношение около 3.3.
А они применяют:
"Oxidizer-to-fuel ratio - 2.56".

[Болгарин]

О стехиометрии:
https://en.wikipedia.org/wiki/RP-1

По химическим формулам я получил массовое соотношение около 3.3.
А они применяют:
"Oxidizer-to-fuel ratio - 2.56".

Керосин имеет пестрый состав.
Я использовал формулу С10Н16.

[Король Альтов]

Можно ли увеличить КПД ракетного двигателя ?

Я вижу два направления
увеличения КПД двигателя ракеты:

1. Утилизировать тепло горячих газов реактивной струи,
впрыскивая воду в камеру сгорания.
(тут нужно считать)

2. Изменение конструкции КС+Сопло с целью
устранить препятствие на пути горячих газов,
которое называют "Сопло Лаваля".

По моему мнению, РД должен представлять собой длинную трубу,
в которой (беспрепятственно, давлением в КС) газ должен
разгоняться вдоль длинной трубы (расширяясь и остывая),
и на выходе должен быть максимально холодным.

Давление в КС должен создавать газ своей инерцией,
а вовсе не препятствие на его пути (не сопло Лаваля).

Чтобы увеличить КПД ракетного двигателя, нужно использовать пушечное ядро Мюнхаузена

Акадэмик Мастеров-Мюнхаузен

[Болгарин]

Поправочка... должно быть 2*3/6 = 1     (если 6 степеней свободы)
Впрочем c_p для CO₂ при температуре 3500K  - 1,4 кДж/К*кг...
Для воды примерно - 2,5..3 кДж/К*кг... 
Стехиометрия на выходе - примерно три CO₂ к одному H₂O
Т.е. c_p ближе к 2 (1,6..1,8)
\(K=\frac{6*8,31}{0,031*1700}=0,95\) 
Результат ещё лучше

Хотя несколько похоже на совпадение...

И?
Кпд "перешел" ключевые 66.(6)%? 

[Dejavu]

И?
Кпд "перешел" ключевые 66.(6)%? 

В теории, для рабочего тела из идеальных многоатомных молекул c 6-ю степенями свободы (керосин+кислород), максимальный термический КПД = 3/6 = 50%.
См. "Теорема о равнораспределении кинетической энергии по степеням свободы".
При высокой температуре появляются ещё 3 колебательные степени свободы, отнимающие кинетическую энергию.
Т.е. максимальный КПД и того меньше.

На практике, у РД-180 (керосин+кислород), КПД = 60% - т.е. выжали из двигателя всё возможное... и ещё 10%.
Конструкторы молодцы! 

С двухатомным рабочим телом, соответственно, максимальный термический КПД = 3/5 = 60%
С одноатомным рабочим телом, максимальный термически КПД = 3/3 = 100% - теоретически.

[Болгарин]

В теории, для рабочего тела из идеальных многоатомных молекул c 6-ю степенями свободы (керосин+кислород), максимальный термический КПД = 3/6 = 50%.
См. "Теорема о равнораспределении кинетической энергии по степеням свободы".
При высокой температуре появляются ещё 3 колебательные степени свободы, отнимающие кинетическую энергию.
Т.е. максимальный КПД и того меньше.

На практике, у РД-180 (керосин+кислород), КПД = 60% - т.е. выжали из двигателя всё возможное... и ещё 10%.
Конструкторы молодцы! 

С двухатомным рабочим телом, соответственно, максимальный термический КПД = 3/5 = 60%
С одноатомным рабочим телом, максимальный термически КПД = 3/3 = 100% - теоретически.

У одноатомного - 66.(6)%.
Для РД-180 он превышает 80%.

[Болгарин]

У одноатомного - 66.(6)%.
Для РД-180 он превышает 80%.

Это означает постороннее ИМПЛОДИРОВАНИЕ струи и усиление по директрисе. Кумулятивные снаряды добывают очень высокое усиление струи, но камера разрушается.

Так пара(РГ) имплодирует в детандере выдавая энергию по директрисе поршня/лопасти.

[Болгарин]

......
Вобщем переливаем из пустого в порожнее... - как ни считай, в итоге всё равно считаем через степени свободы...
И ещё, "по странному совпадению", коэффициент Мастерова K равен двум термическим КПД. 

И какое кпд получаешь?     

[Болгарин]

И какое кпд получаешь?     

Вот, нашел и соотношение окислитель/топливо для RD180:
"The RD-180 is fueled by a RP-1/liquid oxygen mixture and uses an extremely efficient, high-pressure staged combustion cycle. The engine runs with an oxidizer-to-fuel ratio of 2.72 and employs an oxygen-rich preburner, unlike typical fuel-rich US designs. The thermodynamics of the cycle allow an oxygen-rich preburner to give a greater power-to-weight ratio, but with the drawback that high-pressure, high-temperature gaseous oxygen must be transported throughout the engine."

[Болгарин]

Вот, нашел и соотношение окислитель/топливо для RD180:
"The RD-180 is fueled by a RP-1/liquid oxygen mixture and uses an extremely efficient, high-pressure staged combustion cycle. The engine runs with an oxidizer-to-fuel ratio of 2.72 and employs an oxygen-rich preburner, unlike typical fuel-rich US designs. The thermodynamics of the cycle allow an oxygen-rich preburner to give a greater power-to-weight ratio, but with the drawback that high-pressure, high-temperature gaseous oxygen must be transported throughout the engine."

То есть RD180 является ближе к стехиометрии. Энергетическая эффективность не увеличивается, но добыча импульса от масса топлива увеличена.

[Болгарин]

Вот, нашел и соотношение окислитель/топливо для RD180:
"The RD-180 is fueled by a RP-1/liquid oxygen mixture and uses an extremely efficient, high-pressure staged combustion cycle. The engine runs with an oxidizer-to-fuel ratio of 2.72 and employs an oxygen-rich preburner, unlike typical fuel-rich US designs. The thermodynamics of the cycle allow an oxygen-rich preburner to give a greater power-to-weight ratio, but with the drawback that high-pressure, high-temperature gaseous oxygen must be transported throughout the engine."

То есть RD180 является ближе к стехиометрии. Энергетическая эффективность не увеличивается, но добыча импульса от массы топлива увеличена.

[Болгарин]

То есть RD180 является ближе к стехиометрии. Энергетическая эффективность не увеличивается, но добыча импульса от массы топлива увеличена.

Естественно, инженеры РД-180 знают о постороннем имплодировании струи. Другими словами, знают и о безтопливности детандеров.
Поэтому их купили бумажками и неуклонно похороняют, чтобы не распространять СЭ-ФИЗИКУ.

[mven]

 Тема заразилась Болгариным, он цитирует сам себя и быстро размножается, скоро он покроет собой всю тему. Нужен антидот, где там Виктор, когда он так нужен......

[Болгарин]

Смотря как считать...
Для керосин+кислород (и прочих трёхатомных рабочих тел), рассуждая логически (только половина степеней свободы поступательная), максимальный термический КПД = 50%.

По формуле Мастерова:
Учитывая, что с = 4R/M
\(K=\frac{6k}{c}=\frac{iR}{Mc}=\frac{6RM}{M4R}=1,5\)
КПД = K/2 = 75%

У РД-180, по факту, термический КПД = 60%

75%?   
Он больше, но постраничное имплодирование видно.
Или еще нет?   


Какая эта выдумка "термический кпд"?.   
Это как "квантовая эффективность"!
По формуле E=m.c² топливо может совсем "отермится" для твоего "термического кпд"! Не городи ерунду! 

[Болгарин]

75%?   
Он больше, но постраничное имплодирование видно.
Или еще нет?   


Какая эта выдумка "термический кпд"?.   
Это как "квантовая эффективность"!
По формуле E=m.c² топливо может совсем "отермится" для твоего "термического кпд"! Не городи ерунду! 

ЖРД нацистов оказались для ГЛОБАЛЬНОЙ МАФИИ опаснее чем ядерных реакторов!

Имплозии гораздо опаснее чем мощнейших эксплозий показались.

[Болгарин]

...
КПД = K/2 = 60% вместо 100%
Что-то опять не сходится...

 
Ты же ЕВРЕЙ!

ИГ дает не более 66.(6)%. Без рекуперации тепла тепловыми насосами Карно. 
ЖРД достигает больше 80%. Даже некоторые ЖРД обгоняют 90%.

[Болгарин]

...
http://newsruss.ru/doc/index.php/%D0%A0%D0%94-180
Тяга двигателя — 400 тонн (3923000 н). Двигатель имеет один турбонасос. Потребление топлива — около 1,2 тонны в секунду (1200 кг/с).

\(\frac{F}{dm/dt}=v\)

\(\frac{3923000}{1200}=3269\) м/с - скорость реактивной струи, она же - УИ.


\(\frac{3269^2}{4380^2}=0,56\) - КПД РД180

Т.е., из 1.2 тонн топлива в кинетическую энергию струи
превращается энергия 672 кг смеси керосина и кислорода,
а 528 кг греет атмосферу.

Килограмм керосин дает максимум 46200000 J.
Стехиометрическая смесь считаем, что имеет 3.5LOX + 1RP1 ~ 4.5 kg.
Тогда скорость получается около 4500м/с.
Двигательная смесь будет давать около 4350м/с.

Тогда Мастеров правильно вычислил - 56%.

С другой стороны пишут такое:
"КПД при изобарном расширении одноатомного идеального газа составляет:

КПД = A / Q = P * ΔV / (3 / 2 * P * ΔV + P * ΔV) * 100% = 40%."

Струя ЖРД все таки имплодирует.

[Болгарин]

А вот для двигателя Челнока получается интересное:
https://en.wikipedia.org/wiki/Space_Shuttle_main_engine

Если LOX/LH относятся как 6:1.

Выше 80% выходить кпд!

Скорость выхлопа - 4.436 km/s!


Маломощные двигатели могут быть очень эффективными.

Имплозия позволяет преследовать даже 100% кпд.
В воздухе или... Эфире можно превысить их. 

[Болгарин]

А вот для двигателя Челнока получается интересное:
https://en.wikipedia.org/wiki/Space_Shuttle_main_engine

Если LOX/LH относятся как 6:1.

Кпд получается 65%!

Скорость выхлопа - 4.436 km/s!


Маломощные двигатели могут быть очень эффективными.

Имплозия позволяет преследовать даже 100% кпд.
В воздухе или... Эфире можно превысить их.