題:
在火箭發動機中是否可以使用氣體代替液體作為燃料?
Ethan
2019-11-08 12:56:03 UTC
view on stackexchange narkive permalink

我正在閱讀有關火箭發動機的信息,我有一個疑問,在火箭發動機中是否可以使用氣體而不是液體的燃料?

許多設計都將推進劑保持為[超臨界](https://en.wikipedia.org/wiki/Supercritical_fluid),因此它們並不是真正的氣體,但也不是真正的液體。它們可以像液體一樣被泵送,但是它們像氣體一樣充滿容器。
六 答案:
tsg
2019-11-08 13:57:40 UTC
view on stackexchange narkive permalink

可能:是。

可行:不是真的(至少不是用於電力應用)。

主要技巧是能量密度(每體積)-氣體往往相當密度遠低於液體-因此油箱需要更大,更重-因此它們通常以冷凝液形式使用。

對於小型發動機,已經使用氣體-既用作冷氣推進器以及業餘實驗中。

冷氣推進器並不是真正的“燃料”,但是您的觀點是正確的。
@CarlWitthoft許多人會不同意,但這是語義上的。冷氣被認為與單一推進劑屬於同一類別。它是一種通過噴嘴膨脹以在特定方向上加速的流體。基於催化劑的單丙醇化學膨脹,而冷氣通過降低壓力而膨脹。
“燃料”通常是指與氧化劑結合的物質。但是,如果將“燃料”一詞概括為“推進劑”(燃料和氧化劑可作為推進劑),則冷氣(以及熱氣和熱氣)推進器中使用的氣體即為“燃料”。
Skyler
2019-11-08 21:20:18 UTC
view on stackexchange narkive permalink

是的,目前正在一些引擎上完成,特別是SpaceX的Raptor引擎。它們依靠液態氧和液態甲烷運行。它們通過渦輪泵以兩種不同的混合比運行,燃燒一小部分燃料,使泵旋轉並使其餘的燃料汽化。當它們進入燃燒室時,它們都是氣態的。由於氣體比液體混合得更快,因此可以改善燃料混合,從而提高燃燒效率。因此,它被稱為“燃氣”發動機。但是請注意,燃料以液體形式存儲,因為液體時密度更高。

但是,等等,即使原始燃料是固體(例如木材)或液體(例如煤油),也不總是燃燒的氣體嗎?
@EricDuminil並非總是如此(除非您將可見火焰視為唯一“燃燒”的東西)。但是氣體確實具有易於混合的寶貴特性-氣體燃料與氣體氧化劑的混合物確實可以很好地混合。固體煤和木材(儘管沒有揮發物,木材很難點燃)會燃燒。鐵鎂粉燃燒。火藥燃燒。鋁氧化物火箭燃燒。液體會更加模糊-液體容易蒸發,並且氣體的燃燒效果會比液體好,因此...
Antzi
2019-11-08 14:51:32 UTC
view on stackexchange narkive permalink

補充答案:

  1升包含1141克液態氧1升包含1克氣態氧(在1ATM時) 

當然,您可以壓縮它,但是容器會增加重量(非常不希望)。

但這還沒有結束!

火箭不僅消耗了大量的推進劑,而且消耗了 fast

土星V每秒消耗18000公斤。

也就是說每秒18143立方米,約有20個奧林匹克游泳池。

作為參考,一個水肺潛水箱很重,可以承受大約200 atm的壓力,比液態氧少一個數量級。

>

氣態氧的密度為1.429,而不是1 g / l
無論如何,都不可能使用內部和外部均為1巴的容器中的氣態氧氣。您必須在不混合的情況下用另一種氣體替換已使用的氧氣量。但是,然後容器不會鬆動重量。
氣態氧氣在最高壓力下仍保持氣態怎麼辦?
在常溫下沒有這種壓力。
@NibblyPig,會在水曲霉素的點膨脹,氧氣的臨界溫度為-118˚C。高於該溫度,壓縮只會產生超臨界流體。
-1
Uwe
2019-11-08 18:30:59 UTC
view on stackexchange narkive permalink

您需要液體來有效地冷卻大型熱燃燒室。燒蝕冷卻僅用於較小的發動機。從固體腔室壁到氣體的熱量傳遞太小,無法冷卻。

閉環冷卻呢?
閉環冷卻將需要一個笨重的熱交換器才能將熱量傳遞到大氣中,但是該熱交換器將無法在高空及以上的大氣中工作。
-1
@Sean如果您發布這樣的評論,則應該期望這樣的評論:-)。當然,輻射冷卻是“一件事” /在相對少數的特殊情況下使用輻射冷卻這一事實可以說明,它通常不是最佳解決方案。觀察進入通道冷卻的火箭噴嘴的工作量和質量,可以很好地表明他們將盡可能使用輻射冷卻。參見例如[** Titan 1特寫照片集**](http://bit.ly/TITAN1ROLL55)-我於2003年在NASA Ames停車場拍攝了這些照片。
Russell McMahon
2019-11-11 08:50:17 UTC
view on stackexchange narkive permalink

燃燒氣體是目標。
攜帶最大密度的燃料是另一目標。

推進劑密度以及由此增加的螺旋槳有效載荷引起了人們的廣泛關注,因此在1990年代提出了“溶解氫”的建議-固體(!)和液態氫的混合使用增加了氫有效載荷減少約20%問題被證明是相當嚴重的。美國國家航空航天局的稀薄氫技術計劃的摘要-NASA,

______________________

將液體轉變成混合氣態產物是火箭發動機的主要目標。
這些照片說明了為此付出的努力:

Google相冊版本此處

小樣本:

“注入器”是襯在後蓋表面上的許多小孔另外,可以清楚地看到噴嘴燃料冷卻的通道。

單擊圖像可獲得更高分辨率的視圖:

enter image description here

Level River St
2019-11-11 09:26:03 UTC
view on stackexchange narkive permalink

其他答案集中在以下事實上:由於油箱太大,您不希望用汽油運行火箭發動機。尚未提到的一件事是渦輪泵。

渦輪泵由運行在燃燒的燃料和氧化劑上的渦輪組成。這使泵運轉,該泵將液體燃料從低壓罐抽至燃燒室所需的高壓。如果以氣態泵送燃料,則泵送功率要求會高得多。因此,渦輪泵將變得更重,並且會消耗原本可用於主燃燒室/排氣噴嘴的動力。



該問答將自動從英語翻譯而來。原始內容可在stackexchange上找到,我們感謝它分發的cc by-sa 4.0許可。
Loading...