Твердотопливные котлы с топками типа "ракета". Принципы горения, построение узлов и элементов - 1

РЕКЛАМА НА ФОРУМХАУС

Для прямоточки не обязателен сверхзвук.
Прошу прощения, это вчера я не подумал, сказав, что "скорости у нас не те".
Вспомнил, с чего вообще все прямоточники начинались. А начинались они со старой доброй паяльной лампы. Гениальное, по сути, это изобретение - паяльная лампа. Она способна создавать подпор без механических клапанов (как в пульсирующем двигателе) и без компрессоров (как у всех ТРД). И ей даже не нужен мощный подпор набегающего потока воздуха, как у прямоточников, собственно.
Ей для подпора достаточно струи газа из крошечного сопла, незначительной кривизны профиля горелки (привет, Бернулли!) и совсем не нужны бешеные сверхзвуковые скорости.
А звук от работающей паяльной лампы очень даже похож на звук, который я привык слышать от входного сопла трубы в своем котле. Может быть, совпадение... Не знаю пока.
Вот если бы и в моей трубе был где-то на входе подпор сильным направленным потоком газа (как в паяльной лампе или воздушной газовой горелке), то мне было бы понятно, но... не вижу я там такого подпора.

Однако, паяльная лампа - интересная вещь. Огонь из нее можно направить хоть горизонтально, хоть вверх, хоть строго вниз... Уверен, что с ее помощью можно даже создать некоторое давление (статическое давление!), которое будет выше атмосферного. Впрочем, это легко проверить. И свой доллар я бы поставил именно на успех такого эксперимента.

Если в ракетной трубе происходит что-то подобное процессу в паяльной лампе, это много что объясняет и много что меняет в ходе наших рассуждений.
Хотя бы объяснило, почему при одной и той же мощности ракета хорошо работает на малых сечениях райзера, а шахтный котел - на больших. Ведь паяльная лампа не сможет работать при увеличении сечения своей камеры сгорания при той же мощности горения...

И стала бы понятна странная ситуация с дымоходом...

 

Паяльная лампа это совсем из другой оперы. И давление в ней создается очень значительное- выше
Атмосферного. Принцип - нагрев и испарение в замкнутом объеме: такая набалдашечка около факела.

 

Ну и чтобы было понятнее о чем будет дальше, применим такие понятия
-разрежение в трубе за котлом (ну или в газоходе, за топкой)
-статический напор
-динамический напор
-суммарный напор.
и немного информации https://www.c-o-k.com.ua/content/view/197/

 

Если внимательно ещё пару раз почитаете пост, то найдёте ответы на Ваши вопросы. А я помогу немного. Заодно отвечу на вопросы других. Абстрагируйтесь от применения цифр ко всему потоку газов. Сосредоточтесь на переходных процессах и локальных участках. Помните про инерцию газов, особенно на скорости. Помните, что температура горящей спички больше 2000 градусов! Только не во всех местах.

 

Статический напор вроде как и понятен, перейдем к динамическому (скоростному) напору

 

Понятие скоростного напора в топке, вообще следует рассматривать в отдельной теме, может быть так когда -то и будет, нам же для начала следует уяснить один простой момент, момент появления такого напора и его возможное местоположение скажем в топке, а именно то, что он появляется прежде всего с появлением (наличием) газового потока (струи) и совсем необязательно по всему объему топки, в том числе и ракетной.

 

Вот теперь и пришла пора вернуться к моему вопросу https://www.forumhouse.ru/posts/17442634/ откуда среди горящих дров взялась струя? И какова её физическая суть.

 

Не те фильмы смотрите. И не стоит ракеты изучать по роликам из Ютруба. Уж не в первый раз пишу. Приводит только к разочарованию и непониманию. Сам через это прошёл.

 

Ролики это просто для некоего понимания, вот к примеру, у меня колосник в котле, может перемещаться относительно окна, так что некоторые моменты в самом начале уяснил себе именно на практике, чего понять скажем из информационного потока, было бы гораздо сложнее.

 

Stann
Сравните видео вашего шахтника и видео Берга. Он называет такие вихри "бараньи рога". У Вас они заключены в прямоугольник и быстро переходят в ламинарный единый поток. Лучше, когда струя ударяется, турбулизируется и разбиваясь на два вихря поднимается гравитацией вверх по каналу приближённому к кругу. Небольшие неровности только способствуют микрозавихрениям. Но основной вихрь меньше теряет скорость при форме круга. По центру два вихря соприкасаются. Какие там происходят бурные процессы можно только представить. Важно перемешать газы как можно активнее, ведь горение ограничено скоростью диффузии газов. Крутите в мозгу процессы и придёт понимание как и для чего что сделано и почему работает именно так. Образующиеся поршеньки в райзере великая сила, способствующая образованию новых поршеньков, ускоряя циклический процесс.

 

Благодаря Сергей247 освежил в памяти работу Грумм-Гржимайло.

В ней ГГ приводит мысленный (и не только)

эксперимент который, надеюсь, не подвергается сомнению.

Модель с водой и керосином нельзя считать полностью аналогичной реальности,
но для наглядного представления происходящих процессов, я думаю, годиться.
Попробую немного расширить модель и приблизить её к ракетной печи:
Вода находящаяся в топке превращается в более лёгкую жидкость, например керосин, но не сразу а по мере нагрева. Т. е. сначала в масло, затем в солярку, затем в спирт, ацетон, керосин, бензин... во всё более легкие жидкости. Вес же никуда не исчезает, и если 10 грамм воды превратилось во что то в 2 раза более лёгкое, то объём увеличиться, грубо говоря, в 2 раза. Ещё замечание, превращаться само-собой ничего не будет, кто то должен работать, т. е. энергия откуда то должна поступать. Я предполагаю, что эту энергию берём из дров, сжигая их. Теперь рассмотрим ракету. В топке вода за счёт энергии превращается в масло, может даже в соляру. Далее попадает в жаровый канал, где за счёт энергии от дополнительной воды смешанной, на большой скорости (малое сечение - Бернулли) с соляркой превращается сразу в бензин, соответственно сильно расширяясь. А окно через которое это всё сюда попало маленькое - поэтому только вверх по трубе, где сопротивление к тому же меньше. Выйдя из трубы бензин постепенно начинает отдавать энергию и постепенно превращается в более тяжёлые - керосин, спирт и т. д., уменьшаясь в объёме, что облегчает движение вниз, вплоть до воды, где то уже не очень далеко над трубой.
Я конечно могу ошибаться, поэтому поправьте меня если что. Но особенностью ракеты из этой зарисовки я вижу - малое окно, подвод большого количества энергии сразу после него, и не дать расплескаться этой энергии до выхода из трубы. Что бы скорость была как можно быстрее,
тогда и инерция потока будет только в помощь, а малый размер окна будет работать как обратный клапан.

 

Это уже потом, а что до этого, откуда всё же струя (струи) берется?

 

Для Сергея и Stann
Подумайте, что превращает простую трубу в прямоточный двигатель. Ведь газы могут пойти в обе стороны одинаково. Почему именно на дросселе больше всего сосредотачиваюсь. Просто поставить райзер на топливник это не ракета.

 

@Сергей247, дроссель - это то, что я постом выше обозначил как обратный клапан? В керосиновой тоже он есть:

- заужение \ концентратор воздуха

 

Паяльная лампа, керосиновая лампадка со стеклом всё + из той же оперы