Ракетный котел

РЕКЛАМА НА ФОРУМХАУС

Горизонтальный участок вынужденная мера диктуемая конструкцией. Были ракетные печи с подачей топлива под углом в низ райзера. Но, при попытке изолировать райзер и одеть на него бочку-дымосос сразу встала необходимость введения горизонтального канала. Об этом писал в "Огнеупорах". https://www.forumhouse.ru/posts/17372248/
В данном форм-факторе думаю стоит отказаться от подачи воздуха на входе в горизонтальный канал, к тому же подогретая вторичка, подаваемая на повороте трубы-райзера обладает саморегуляцией. Именно в том месте лучше сжигать летучие, а горизонтальный канал пользовать как трубопровод. Выводы взяты из экспериментов Берга. Он долго совершенствовал горизонтальный канал, что в конце концов привело к отказу от него в его топках.

 

@Сергей247, Думаю не все так однозначно, если в канале химию не проводим, то он не нужен, но тогда нужен свод или перегородки в трубе, или ответ на вопрос где возьмем время на протекание реакции газовой фазы, причем функция полноты протекания от времени будет экспоненциальная (кто-то по моему уже дал такую заметку). Руслан подводит воздух (судя по фото) к горизонтальному каналу, тогда он нужен (а то как воздух в трубу попадет )
И еще, Ракетную печь Гос. стандарт не создал тех. регламент, а по сему каждая конструкция будет чуточку индивидуальной, и вполне возможно, что Бергу было вредно окажется полезно другому конструктору. В этом варианте вы замечательно выступаете в роли оппонента, заставляя еще раз пошевелить извилиной. Вот в чем отличие схемы Руслана от Берга сможете указать, весьма интересно. у меня для этого маловато Даты, а так можно было бы провести анализ, что не учли в процессе.

 

@alarin, вот такие посты - это прямо бальзам на душу. И не потому, что концепции сходятся, а потому, что пост по сути вопроса, рассматриваемого в данной теме. Пост вносит дополнительную ясность, а не уводит в дополнительные дебри.

Мой подход к созданию любой системы (выработан за годы разнообразного технического творчества, естественным путем, как наиболее продуктивный):

Сначала четкое определение Технического Задания.
Затем:
1. Системный сбор информации по существующим аналогам.
2. Нахождение закономерностей (к каким эффектам приводит то или иное конструктивное решение).
3. Сбор теоретических обоснований выявленных закономерностей (формулы, коэффициенты) и их применение.
4. Создание принципиальной схемы устройства на основе первых трех этапов.
5. Поиск оптимальной компоновки на основе принципиальной схемы, подбор материалов.
6. Создание предварительной технологической карты (на основе реально доступных средств производства). Поиск или создание недостающих средств производства (разработка технологий).
7. Максимально полная системная проверка созданной виртуальной системы на соответствие ТЗ, исходя из известных закономерностей и теоретических обоснований.
8. Создание реального прототипа (с одновременной "доводкой" технологической карты).
9. Испытания.
10. Возврат к пункту 2 и еще раз по всем последующим пунктам.
11. Повторять до достижения желаемого соответствия Техническому Заданию.

Обычно, уходит 2-3 таких цикла на создание полностью работоспособного продукта, годного к серийному производству.

По котлу - сейчас идет цикл №2 по прототипу, и что-то типа цикла № 1.5 по тем котлам, которые прямо из чертежей воплощаются сейчас в металле.
Обычно, я создаю образцы последовательно, но по причине специфики работы (создание образца занимает довольно большое время), пришлось запустить 2 процесса параллельно.

 

Это решаемо, не знаю когда Берг, а я от горизонтального участка ушел, ещё десять лет назад

 

@MalKo119, у Вас есть горизонтальный участок. Хотя он и короткий, но он есть. И горизонтальный участок, и "колено" под 90 градусов. Для нас оно может и не сильно заметно, но для огня, поверьте, заметно чувствительно.
Все в нашем мире относительно, и если для нас (человеков) 20-40 мм - исчезающе малая величина, то для "химии" горения - это уже "большие деньги".
Без горизонтального участка - это дырка в крышке бункера, переходящая в прямую вертикальную трубу.
У Вас длина горизонтального участка (по реальной траектории газа) равняется толщине перегородки + диаметру (если круглый канал) или глубине (если прямоугольный) восходящего канала. Эта фактическая длина, конечно, зависит от скорости потока газа при разных нагрузках котла, но не будет равной нулю никогда. В среднем, если вольно промасштабировать Ваш рисунок, получится 100 -150 мм горизонтального хода.
Извините, старая привычка понимать вещи буквально - это снимает проблему неразберихи в понятиях.

 

@
Perelesnik А вы не пытались просчитывать на резонансные свойства свою систему,всёж ракета.Чем то напоминает фау-1.

 

Добавляю инфу к сказанному. Раз уж упомялули Берга, то отойдём от концепции котла ненадолго. Имеем горизонтальный топливник с вертикальным хайлом в райзер. Перед верхом хайла находится труба подачи подогретой вторички.

Процесс идёт лавинообразный как у ТРД. Летучие засасывают в хайло вторичку и "взрываются" как в сопле, разгоняясь и ударяясь в изгиб. Гравитацией и инерцией сильно турбулизированный поток увлекается в райзер. Назад движение ограничивается узким хайлом-дросселем и напирающим потоком газов. Максимальное горение концентрировано именно на изгибе и от его аэродинамики (предмет ноу-хау в проекте с открытым кодом) зависит его эффективность. Про турбулизацию и скорости картинку давал. Хочется добавить только про упоминавшуюся Бергом (вызвавшую массу споров) информацию, что воздух в стальной (люмень там плавится) трубе подачи расширяется до 50! раз. Для любителей считать напомню, что вода расширяется в 1200 раз. Развёрнутое описание можно почитать на сайте у Берга. http://batchrocket.eu/en/workings#mixing

 

можно. Только вот чтобы горело, сначала нужна все-таки смесь...

 

Она и есть. Как в прямоточном ТРД его печь "быстрая". ПВ проходит сквозь закладку в хайло. Кислорода в смеси достаточно. В трубу вторички можно подавать отработанный газ с 10-12% кислорода лишь для турбулизации струёй. Альфа в норм режиме 1,3-1,35. Рекуперацией можно ещё снизить. Сравните с обыкновенными печами с альфой 2,5-5. На сайте есть графики с Тесто, где можно всё это увидеть.
ПыСы При чём к смеси рисунок "классики жанра"?

 

У фау-1 (если мне не изменяет память) был импульсный двигатель. И у ДВС тоже импульсный (циклический) тип работы - и там резонатор к месту.
Но для резонанса нужна частота, некие колебания чего-то.
Кстати, в ракетостроении мода на импульсные двигатели была лишь в начале прошлого века (вспомним "Аэлиту" Алексея Толстого, первые опыты Цандера с компанией), но потом идея потихоньку ушла в тень.
Разве что остается одним из вариантов двигателя на ядерной тяге... но до этого еще далеко.
Двигатель фау-1 не является чисто ракетным двигателем. То есть, саму фау-1 лишь очень условно можно назвать ракетой. Пульсирующий воздушно-реактивный двигатель — вариант воздушно-реактивного двигателя.

Вообще, чтобы работать с резонансом, нужно либо устройство, задающее колебания в системе (как у Фау-1, или что-то похожее), либо наличие неких естественных колебаний системы, уже в ней существующих.
Да, в моем котле в некоторых режимах такие колебания присутствуют (гул в сопле, прекрасно знакомый ракето/печко-строителям), но частота сильно меняется от режима и мощности. Привязываться только к какому-то определенному диапазону для работы с резонансом не имею желания, так как это явно уменьшит общий диапазон рабочих режимов по мощности.
Пусть даже в каком-то секторе мощности котел будет работать лучше с резонансом, но во всех остальных - явно хуже. Появится нестабильные переходные режимы.

В общем, резонанс полезен лишь в системах с узким диапазоном рабочих режимов, где некий определенный режим нужно стабилизировать по максимуму. Для систем с широким диапазоном резонанс - проблема. И мы работаем не с радиостанциями, где все решается подстройкой колебательных контуров, мы работаем с твердыми телами, где резонанс возможен только на определенной частоте (или на гармоничных частотах), но его невозможно оперативно менять.

 

Увы подача, еще не есть гарантия формирования топливно-воздушной смеси.

 

@MalKo119, Ваша конструкция замечательная для стандартного топлива, но не отвечает моей концепции 1. Многотопливность, 2 утилизация вредных продуктов сгорания (например сжигание резины или отходов нефтепродуктов). Я конструкцию ракеты как раз рассматриваю как наиболее подходящую для такого ТЗ. Как и говорилось, что у каждого свои приоритеты.
@Perelesnik, Спасибо за понимание, как раз по вашему посту получается, что начинает выстраиваться технологическая цепочка получения изделия с заданными свойствами. Если будут вопросы задавайте. У меня уже один есть:
По эффективности теплообмена стоит ТО, (будем пока его называть по научному холодильник) сделать полностью обратным, т. е. нисходящий поток ДГ находится постоянно в противотоке с теплоносителем (обратный холодильник). Если остается избыток тепла утилизируем его в отдельной камере, назовем ее экономайзер. Тогда конструкция должна быть с нижнем выводом ДГ за предел корпуса печи. У вас ДГ сначала опускается вдоль одной стенки, а затем удаляется в ДТ вдоль другой стенке, уже не участвуя в теплообмене. При использовании циркуляционного насоса это может быть несущественно, но для открытой системы - ресурс оптимизации. Или я просто не совсем разглядел (врубился в вашу конструкцию)

 

В электронике явление резонанса усиливает на порядки эффект. Но, часто его сложно контролировать и также является причиной разрушения системы.

 

Это не классика, присмотритесь плз внимательнее.

 

Вторичка к смеси вообще не имеет отношения. Смесь образуется в топливнике в процессе разложения топлива при участии проходящего сквозь закладку ПВ. В Вашей "классике нужно большой избыток ПВ, чтобы прореагировать с топливом. И всё-равно не прореагирует. Места и температуры нет.

По сравнению с ракетой "классика".