|
citace:
Nad teplotou kritického bodu nie je možné udržať látku v kvapalnom stave pri žiadnom tlaku, respektíe, zvýšením tlaku sa už nevytvorí kvapalná fáza.
kritický bod metanu je -82,71°C 4,596MPa
kritický bod propanu je +96,6°C 4,25MPa
kritický bod kyslíku je -118,6°C, 5,043MPa
Je vidieť, že propán môže existovať v kvapalnom stave aj pri "izbovej" teplote, stačí dostatočné zvýšenie tlaku.
...
Pro mne je zajimave si porovnat par udaju, otazkou je pouze jak s tim dal pracovat.
Pokud si spocitam jaky je "smesovaci pomer" (tzn kolik kysliku a nejakeho paliva musim sloucit), mam nekolik otazek:
1) Dle meho je vyhodnejsi pouzit nadbytek paliva, to se ohreje a usetrim kyslik.
2) Mam vyhrevnost, tepelotu, tlak a objem expandovanych plynu. Jak z toho spocitat neco na zpusob tahu motoru? Jsem scopen to sice prevest na praci (J), ale nevim jak to prevest na rychlost spalin nebo jakekoliv dalsi hodnoty. |
| 09.12.2012 - 09:03 - PINKAS J | |
|
Ciolkovského rovnice má dvě vyjádření:
Vchar = Ve.ln(Mp/Mk)
Vchar = Isp.ln(MP/MK)
Vchar je char. rychlost - přírůstek rychlosti (v inerciálním prostředí)
Ve je výtoková rychlost plynů z trysky
Mp je počáteční hmota rakety
MK je konečná hmota rakety
Z toho je vidět, že číselně Ve = Isp a to bylo u Metanu publikované
Na tah se dostaneme přímo z hodnoty Isp , jejhož rozměr je N.s/kg, tedy vyjadřuje, kolik tahu (N) dostaneme spálením 1 kg hmoty za sekundu.
|
|
Mám dojem, že toto je celkom dobre rozoberané v knihe "Feodosjev-Sinjarev: Raketová technika, Naše vojsko, Praha, 1962" (údaje som prevzal z wiki, pamätám si len názov a rok, knihu mám, ale nie teraz u seba). Trochu blbo sa tu píšu vzorce - a v knihe je ich požehnane, navyše je používané "staré" značenie parametrov a konštánt...
Dúfam, že to nedokoním...
Energia spalín v spalovacej komore (pred kritickým prierezom) sa počíta ako súčet entalpie (súčtu tepelnej a tlakovej energie plynu) a pohybovej energie hmotového prúdu v spalovacej komore.
V druhom kroku sa potom určuje maximálna rýchlosť v danom prierez prúdu v spalovacej komore Vmax - a to z miestne rýchlosti zvuku a adiabatickej konštanty k (oboje je závislé na zložení, tlaku a teplote plynu), pritom kvadrát lokálnej rýchlosti zvuku zodpovedá entalpii plynu.
Vmax = Vz . sqroot(2/(k-1))
Pre funkciu lavalovej trysky je podstatná kritická rýchlosť Vkr v kritickom priereze trysky
Vkr^2 = Vmax^2 . ((k-1)/(k+1))
Vkr^2 = Vz^2 . (2/(k+1))
V ďalšom kroku sa potom rieši urýchlovanie nadzvukového prúdu v expandujúcej tryske (rýchlosť rastie, tlak a teplota prúdu klesá - ale rovnice si už nepamätám) a z hmotového prietoku a výtokovej rýchlosti na konci trysky sa počíta ťah.
Parametre prúdu v spalovacej komore sa však menia priebežne a celé by sa to malo riešiť cez diferenciálne rovnice.
edit: PINKAS na to šiel priamočiaro 
[Upraveno 09.12.2012 Alchymista] |
|
citace:
...
Parametre prúdu v spalovacej komore sa však menia priebežne a celé by sa to malo riešiť cez diferenciálne rovnice.
edit: PINKAS na to šiel priamočiaro
Pinkas, Alchymista
Kluci dekuji, zaklad uz mam tak si pujdu porovnat seznam nekolik mych oblibenych. Zacal jsem hledat, co ma asi tak nejvyssi koncentraci energie pri "pokojovych" teplotach a tlacich (co je tak nejlevnejsi na tvorbu nadrze a technologii).
|
|
citace:
Nad teplotou kritického bodu nie je možné udržať látku v kvapalnom stave pri žiadnom tlaku, respektíe, zvýšením tlaku sa už nevytvorí kvapalná fáza.
kritický bod metanu je -82,71°C 4,596MPa
kritický bod propanu je +96,6°C 4,25MPa
kritický bod kyslíku je -118,6°C, 5,043MPa
Je vidieť, že propán môže existovať v kvapalnom stave aj pri "izbovej" teplote, stačí dostatočné zvýšenie tlaku.
Děkuji za objasnění - dosud jsem si myslel, že stačí jen vysokej tlak na udržení plynu v kapalené fázi.
A tedy se skladování jednotlivých plynů se odlišuje především náročností na tlakovou nádobu - aby ten potřebný tlak byla schopna vydržet.
Prostě, že jen stlačením i metanu ho zárovneň i zkapalním - teď zjišťuji, že musím dosáhnout i poklesu teplot.
Tedy pokud skladuji zkapalněný methan - tak prostě se mi vždy část bude odpařovat(tím bude tedy odnímat teplo zbylému plynu) - pokud to bude v tlakové nádobě za běžné teploty 20°C, kde bude umístěna - a musím ho prostě tedy z té nádrže průběžně odebírat - jinak by se tlak tedy nebezpečně zvyšoval - a buď znovu zkaplňovat a nebo likvidovat - průběžně spalovat.
|
|
Asi by som to mal objasniť, čo to vlastne kritický tlak a kritická teplota (presnejšie kritický bod s parametrami teplota a tlak) znamená a aký to má fyzikálny význam.
Definícia:
"Kritický bod kvapaliny je hodnota teploty a tlaku vo fázovom diagrame, pri akej najvyššej teplote (kritickej teplote) ešte môže koexistovať kvapalná a plynná fáza. Pri teplotách vyšších ako je kritická nemôže kvapalina existovať ani pri ľubovoľne veľkom tlaku."
alebo inak:
"Kritický bod je bod na fázovom diagrame, ktorý ukončuje krivku vyparovania."
Dá sa to povedať ešte aj inak - je to bod na fázovom diagrame, pri ktorom je hustota kvapalnej a plynnej fázy tekutiny rovnaká.
Samozrejme je možné ďalší zvýšením tlaku dosiahnuť vyššiu hustotu plynnej fázy tekutiny, ako je hustota kvapalnej fázy, ale nad kritickou teplotou to bude stále plynná fáza, bez ohľadu na hustotu.
Treba mať ale na pamäti, že ako sa tekutina blíži ku kritickému bodu, hustota kvapalnej fázy napriek rastúcemu tlaku rýchlo klesá - tak napríklad voda má kritický bod 374,15°C a 22,1MPa. Pri teplote 200°C a tlaku 1,55MPa je hustota kvapalnej fázy 864,7kg/m^3, pri 300°C a 8,59MPa 712kg/m^3, pri 340°C a 14,6MPa 609,5kg/m^3, pri 360°C 18,65MPa 524kg/m^3, pri 370°C a 21,02MPa 448kg/m^3, pri 372°C 420kg/m^3 a v kritickom bode 374,15°C a tlaku 22,1MPa 328kg/m^3. Podobným spôsobom naopak rastie hustota nasýtenej pary.
Ďalšia podstatná vec je, že pre dosiahnutie hustoty plynnej fázy, porovnateľnej s hustotou kvapalnej fázy pod teplotou varu pri normálnom tlaku sú potrebné mimoriadne vysoké tlaky - plynný vodík pri 0°C a normálnom tlaku má hustotu cca 90g/m^3, kvapalný vodík pri teplote varu -252,87°C a normálnom tlaku má hustotu cca 71kg/m^3. takže na dosiahnutie rovnakej hustoty plynnej fázy by bol potrebný tlak cca 78,8MPa (~790atm).
Takže od istého (neveľkého) objemu zásobníku je obvykle výhodnejšie použiť dôkladne tepelne izolované nádrže a chladiaci systém, ako vyrábať masívne tlakové nádoby.
Preto tiež rakety používajú skvapalnené plyny v kryogénnych nádržiach a nie tlakové nádoby. Samozrejme, chladici systém je u rakiet externý a hreší sa na to, že ak sa kvapalina, skvapalnený plyn, "podchladí" pod teplotu varu, až niekam nad teplotu tuhnutia, nejaký čas potrvá, kým dosiahne teplotu varu a začne sa intenzívne meniť na plyn.
[Upraveno 09.12.2012 Alchymista] |
|
citace:
Takže od istého (neveľkého) objemu zásobníku je obvykle výhodnejšie použiť dôkladne tepelne izolované nádrže a chladiaci systém, ako vyrábať masívne tlakové nádoby.
Preto tiež rakety používajú skvapalnené plyny v kryogénnych nádržiach a nie tlakové nádoby. Samozrejme, chladici systém je u rakiet externý a hreší sa na to, že ak sa kvapalina, skvapalnený plyn, "podchladí" pod teplotu varu, až niekam nad teplotu tuhnutia, nejaký čas potrvá, kým dosiahne teplotu varu a začne sa intenzívne meniť na plyn.
To jsem věděl, že je to termoska - tedy že prostě plyn na odpaření potřebuje tepelnou energii a tu díky izolaci získává pomalu a toho se zde využívá.
Prostě že to na úkor tlakové nádoby skutečně je - nicméně ten tlak vidím, že je složitější - že sám o sobě nestačí a i tak by se musela chladit či alespoň dobře izolovat - proto tam dát jen termosku na tu chvíli je rozhodně výhodnější.
I na dlouhodobé skladování methanu(tedy i Zemního plynu) - vozit se má do Evropy tankery - je tedy spíše vhodná netlaková nádrž ve formě termosky se skaplňovacím zařízením. |
|
Trochu mě holt popletla ta teplota varu jen -42°C u Propanu - přesto pod nulou dost - takže narozdíl od butanu - který jí má jen 0.5°C a ten zůstane v dnešní zimě -4°C klidně kapalný i bez tlaku - prostě se nedá odpařit vůbec.
Prostě jsem to předpokládal i u jiných plynů - stačí trochu zvýšit tlak a kapalný se udrží i v teplotě 20°C jako je tomu u Propanu a Butanu.
U těch ostaních jsem předpokládal - tedy chybně - neměl jsem zkušenosti - že stačí un nich nejspíš jen o něco větší tlak, když mají nižší teplotu varu - než je tomu u propanu.
Teď vydím, že to bylo chybné a je nutné i udržet kromě tlaku i požadovanou minimální teplotu - takže skladování jen v termosce je tedy o dost výhodnější.
|
|
citace:
... Samozrejme, chladici systém je u rakiet externý a hreší sa na to, že ak sa kvapalina, skvapalnený plyn, "podchladí" pod teplotu varu, až niekam nad teplotu tuhnutia, nejaký čas potrvá, kým dosiahne teplotu varu a začne sa intenzívne meniť na plyn.
[Upraveno 09.12.2012 Alchymista]
lenze to sa da obist regenaracnym ohrevom a v pripade niektorych paliv, (vodik, metan,...) vyuzit v expanznom cykle...
https://en.wikipedia.org/wiki/Expander_cycle_(rocket)
|
|
Zajímavý článek o metanových projektech a proč nebyl dříve.
https://www.nasaspaceflight.com/2022/03/methalox-race-to-orbit/ |
|
Pod toto se podepisuji.
citace 11.1.2009 - 11:03 - Petr Tomek:
Ono je to s těmi výhodami/nevýhodami metanu trochu složitější. Jde o to, že kapalný vodík má poměrně nízkou hustotu - asi 1/10 (0,07 g/cm³ ) hustoty leteckého petroleje (0,7 - 0,84g/cm³ ). To znamená zároveň tolikrát větší nádrže které navíc musejí mít hodně dobrou tepelnou izolaci. Kapalný vodík má teplotu varu -252,9 °C. Je tedy pro něj na Zemi hodně horko. Výsledkem je, že zatímco u nádrže s leteckým petrolejem tvoří hmotnost nádrží asi jedno procento hmotnosti v poměru ke svému obsahu, u vodíku je to i víc než deset procent. Metan má teplou varu -162°C, což je také dost ale přece jen je to snesitelnější. Ta důležitá věc je, že oproti leteckému petroleji má v kapalném stavu hustotu asi poloviční až dvoutřetinovou (0,42262 g/cm³ ). Gravitační ztráty způsobené hmotností nádrže jsou tedy výrazně menší. Stejně tak i aerodynamické ztráty způsobované velkým čelním průřezem nádrží s kapalným vodíkem. Proto se může vyplatit používat metan i za cenu jeho o něco nižšího Isp.
Naproti tomu ve vesmíru kde je snadná tepelná izolace díky vakuu a neexistují významné gravitační ztráty ani aerodynamický odpor je vodík v chemických raketových motorech naprosto nedostižný.
|
|
Keďže dochádza k prudkému rozvoju nosičov používajúcich metán ako palivo. Kompetentné.. úrady, zistili že majú problém vypočítať explozívny potenciál zmesi metán/LOX a vyjadriť ho v tonách TNT.
Z tohto dôvodu bude prevedená séria testov, pri ktorých naplnia "nerezovú nádobu" zmesou metán/LOX, pomocou špeciálneho žeriavu to zdvihnú do výšky 43 metrov, následne nechajú voľným pádom dopadnúť na povrch zemský. 
https://spacenews.com/agencies-studying-safety-issues-of-lox-methane-launch-vehicles/ ____________________
slavomir.fridrich@azet.sk |
|
Explosivní vlastnosti směsi Metanu s kyslíkem jsou známy.
Jsou nižší nežli u vodíku.
Spíš to bude dojení rozpočtů...
😉
|
|
citace 29.5.2023 - 16:48 - Grofino:
...Spíš to bude dojení rozpočtů...
v tom nesúhlasím. nie je ľahké nájsť výpočty priemyselných explózií a to máme metán skladovaný a dopravovaný... ...a nejké skúsenosti s atmosférickými explóziami sú.
a naopak
zmes metán/lox je neobvyklá, zásadne sa neskladuje spolu a už vôbec nie v merítku SS...
neviem načo sa trápia so žeriavom. Musk by im mohol švihnúť jednu plne natankovanú na vopred určené miesto...
|
|
