Обсуждение космических программ

Цитата: caSmith от 17.06.2024 19:05:54
Именно. Космическая турбина скорее всего аналогична паровым турбинам электростанций.

Только вкосмической паровой турбине в качестве рабочего тела можно использовать НЕ воду, а более походящее для заданных параметров вещество (с иной т-рой кипения, в т.ч. токсичное).

Цитата: Luddit от 18.06.2024 11:04:31Никто не говорит что не имеет. Но по сравнению с его габаритом, габарит турбины где-то в конце списка и она просто окажется где-то внутри него, причем с точки зрения общей площади излучающей поверхности неважно где.

Нет, турбина - тяжёлая. Возьмём что-то с Земли. Например, газовую турбину Siemens SGT-200 малой мощности - 7 МВт всего. Она весит 50 тонн. Температура газа на выходе - 466 градусов Цельсия.
https://dm.energy/wp-content/uploads/2016/08/siemens-sgt-200.pdf

Ок, отмасштабируем по алгоритму "аналитика Линейкина" - 50 тонн / 7 ~ 7 тонн. То есть турбина на 1 МВт мощности на валу будет весить примерно 7 тонн. Это много. Наверняка посчитали, что по массе будет выгоднее сбрасывать лишнее тепло радиатором, нежели добавлять ступени турбине. Эти дополнительные ступени низкотемпературные - они самые большие и тяжёлые.

PS: О, даже хуже всё ещё - там же есть КПД SGT-200 по генерации электроэнергии, 33% максимум. То есть на электрическую мощность 1МВт нужна тепловая 3МВт. Так что делить надо не на 7, а всего лишь на 2 с небольшим. Меньше 20 тонн такая турбина с большим ресурсом и таким высоким КПД не получается.

PPS: Отличие турбины Нуклона/Зевса от самолётной - ресурс. Самолётная до снятия с крыла работает 6000 часов (условно), то есть меньше года. И не на номинале, а на пониженной мощности, на которой на эшелоне работает. А в космосе она должна без обслуживания отбарабанить на номинале десяток лет - это предъявляет сильно другие требования по надёжности и приводит к большому росту массы.

Цитата: Luddit от 18.06.2024 11:04:31Никто не говорит что не имеет. Но по сравнению с его габаритом, габарит турбины где-то в конце списка и она просто окажется где-то внутри него, причем с точки зрения общей площади излучающей поверхности неважно где.
Это вам не аэродинамическое сопротивление в потоке воздуха на околозвуковой скорости (возвращаясь к теме разницы).

 
чисто имхо - потеряна нить рассуждения ...

речь о том, на какую турбину больше похожа турбина ТЭМа ... на паровую или газовую авиационную ...

максимально возможные высокие параметры рабочего тела выбраны по условию снижения массы летательного аппарата ... что критично и характерно для аэрокосмической отрасли и не критично для стационарной энергетики ...

Цитата: basilevs от 18.06.2024 12:14:51
PPS: Отличие турбины Нуклона/Зевса от самолётной - ресурс. Самолётная до снятия с крыла работает 6000 часов (условно), то есть меньше года. И не на номинале, а на пониженной мощности, на которой на эшелоне работает. 

Зато в космосе почти невесомость (полсотни Ньютонов тяги на всю дурынду) - подшипники могут быть немеханические, лопатки испытывают постоянную нагрузку, а не плюс-минус g.

Цитата: Luddit от 18.06.2024 15:05:15Зато в космосе почти невесомость (полсотни Ньютонов тяги на всю дурынду) - подшипники могут быть немеханические, лопатки испытывают постоянную нагрузку, а не плюс-минус g.

На подшипниках много не сэкономишь. Лопатки - с ними в космосе как раз гораздо больше проблем. По сравнению с центробежными силами то 1g - ничто. А вот то, что не получится охлаждать лопатки забортным воздухом - это проблема. Охлаждаемые пустотелые лопатки можно применять только если отдельно нагородить сбоку охлаждение газа для них, большое и тяжёлое.

Цитата: basilevs от 18.06.2024 15:14:16По сравнению с центробежными силами то 1g - ничто. 

2g (внизу добавляется, вверху вычитается), причем циклические.

Цитата: Фёдор144 от 18.06.2024 13:08:10

речь о том, на какую турбину больше похожа турбина ТЭМа ... на паровую или газовую авиационную ...

максимально возможные высокие параметры рабочего тела выбраны по условию снижения массы летательного аппарата ... 

Вопрос другой - по какому циклу работает энергоустановка? Если предположить, что схема как в наземных реакторах,  то по циклу Ренкина, и турбина "паровая" (хотя
пар выше точки насыщения - это тоже газ, и терминология несколько ущербна). И там наверняка не вода рабочее тело.
Для газовой турбины не предусмотрена конденсация рабочего тела, а это проблема с теплообменниками жидкость-газ.
Температура теплоносителя на входе в турбину определяется материалом и конструкцией лопаток и матерталом трубопроводов, или температурой в рабочей зоне реактора (что больше. Поскольку реактор высокотемпературный, то ограничения по материалам).

Цитата: Luddit от 18.06.2024 15:05:15Зато в космосе почти невесомость (полсотни Ньютонов тяги на всю дурынду) - подшипники могут быть немеханические, лопатки испытывают постоянную нагрузку, а не плюс-минус g.

 
вы серьезно?

а про/на осевые нагрузки в турбине вы забили ... она таки работает на перепаде давления ... а это как-бы намекает ... упорный подшипник нужен ...

кроме того ... идеальный баланс не недостижим ... и 25-30 мм/сек ... при рабочих частотах ротора ... держать надо ... что опять же намекает, что диаметр и массу ротора нужно поменьше ... радиальный подшипник нужен однако ...

кроме того в механике уже давненько доказано, что невозможно вывесить быстровращающиеся роторы только на гидро и пневмоподшипниках ... нужна механическая связь ...

гидро и пневмо могут конечно воспринимать львиную долю нагрузок ... но по странному стечению обстоятельств ... полная масса таковых со всеми служебными агрегатами ... несколько превышает массу чисто механических подшипников ... и они очень зависимы от точности изготовления и износа ... а он там таки будет ... хотя их ресурс и выше, чем у механических ...

да еще масса "кроме того" ...

в сухом остатке ... система будет скорее всего комбинированной, но требования к массо-габариту ротора турбины от этого даже жестче, чем с механическими подшипниками ...

Цитата: K_primus от 18.06.2024 16:00:44Вопрос другой - по какому циклу работает энергоустановка? Если предположить, что схема как в наземных реакторах,  то по циклу Ренкина, и турбина "паровая" (хотя
пар выше точки насыщения - это тоже газ, и терминология несколько ущербна). И там наверняка не вода рабочее тело.

Это предположение выглядит  достоверно.

Цитата: K_primus от 18.06.2024 16:00:44Для газовой турбины не предусмотрена конденсация рабочего тела ...

Наверняка не предусмотрено фазовое превращение рабочего тела. В нем нет смысла. На первый взгляд.

Цитата: K_primus от 18.06.2024 16:00:44
Температура теплоносителя на входе в турбину определяется материалом и конструкцией лопаток и матерталом трубопроводов, или температурой в рабочей зоне реактора (что больше. Поскольку реактор высокотемпературный, то ограничения по материалам).

Чтобы закачать теплоноситель в котел, он должен подаваться с таким же давлением, которое в котле. Необходимо, чтобы в этот момент его температура/объем были насколько можно минимальны. Под действием котла газ начнет разогреваться и увеличиваться в объеме, вследствие этого проходя через турбину будет её вращать. В идеале после турбины газ должен потерять давление/температуру до минимально возможного, совершив максимально работу.
И тут его нужно закачать обратно в котел, для чего поднять давление в компрессоре, а при сжатии растет и температура, вот её и нужно сбрасывать в космос.

Цитата: Фёдор144 от 18.06.2024 16:14:33
вы серьезно?
а про/на осевые нагрузки в турбине вы забили ... она таки работает на перепаде давления ... а это как-бы намекает ... упорный подшипник нужен ...

Вы серьёзно?
Делается два жестко связанных ротора с противоположным загибом лопаток и они успешно давят друг на друга, избавляя от этой радости корпус.

Цитата: aspb от 18.06.2024 09:05:29Хм...   Павлины...    Энтропию невозможно сбросить.

Ну давай, раскажи нам про второе начало.
Вот, почитай

Цитата: K_primus от 18.06.2024 09:59:24Плюс тепловое излучение солнца, которое будет греть охладитель и снижать эффективность охлаждения (т-ра Солнца выше охладителя, лучистый теплообмен не в ту сторону)

В "ту сторону", это менее одной двухсоттысячной оn 4\pi (столько места Солнце занимает на небосводе).
Поток энергии от Солнца известен. Эффективный к-т поглощения орбитального объекта тоже. Охладитель должен излучить во Вселенную так же и внешний поглощенный поток.

Надо лазером охлаждать )) Свет будет сталкиваться с молекулами теплоносителя, принимать на себя половину энергии и улетать нахрен с этой энергией )

Цитата: caSmith от 18.06.2024 11:44:11Мы говорим комплексно. Какое полезное действие (работу) выполняет рабочее тело, остывая в холодильнике?

Никакой, однако, это никак на к.п.д. не повлияет -- "температура холодильника" для турбины это температура газа на ее выходе. А как и что там с этим газом дальше, не имеет значения. Значение имеет только возможность сбросить энергию при этой температуре во Вселенную.

Цитата: adolfus от 18.06.2024 22:12:43Никакой, однако, это никак на к.п.д. не повлияет -- "температура холодильника" для турбины это температура газа на ее выходе. А как и что там с этим газом дальше, не имеет значения. Значение имеет только возможность сбросить энергию при этой температуре во Вселенную.

Неправда Ваша. Температура холодильника - это температура на входе в компрессор.

Цитата: basilevs от 18.06.2024 21:28:38Компенсирую тем, что ставлю две таких турбины с противоположным направлением вращения. Стандартный способ.

Ну с запуском гироскопов ориентации как-то справляются. Потратят немного рабочего тела.

Цитата: Д. Петров от 18.06.2024 22:58:25Неправда Ваша. Температура холодильника - это температура на входе в компрессор.

 
температура на входе в компрессор никак не повлияет на кпд турбины ...

Цитата: Luddit от 18.06.2024 18:08:22Вы серьёзно?
Делается два жестко связанных ротора с противоположным загибом лопаток и они успешно давят друг на друга, избавляя от этой радости корпус.

 
 
чисто теоретически это реализуемо ... если поставить именно такую задачу ... но ... задача стоит несколько другая ... а именно - просто надежно, долговечно, с минимальным массо-габаритом ... иначе это никогда не довести до требуемого уровня надежности ...

а что мы получим если ...

на центростремительной турбине ... двух турбинах, вращающихся в противоположных направлениях ... мы поимеем непредсказуемую прецессию оси ввиду опрокидывающего момента перпендикулярно оси вращения и разных характеристик турбин ... кроме того у нас появятся сложности с расположением подводящих и отводящих трактов теплоносителя, генераторов и систем пневмо или гидроподшипников ... нужны будут длинные валы и кучи длинных трубок ...

на осевой турбине ... двух турбинах ... в каждой из которых последующая ступень будет вращаться в противоположном направлении ... для компенсации осевых нагрузок и моментов вращения ... вложеные валы ... минимум 4 ... 8 подшипников ... гидравлических или пневматических ... и все одно необходимы механические концевые ... потому, что невозможно вывесить быстровращающиеся роторы только на гидро и пневмоподшипниках ... сон разума ...

и все эти танцы с бубном только для того, что бы заменить 1 классический радиально-упорный и 1 классический роликовый с керамическими шариками и роликами ... которые легко держат 30 тыс часов при рабочих оборотах 15-17 тыс в минуту ... и температурах до 200°С ... а если взять с высоким запасм по несущей способности, то они и 100 тыс часов отработают ...

Цитата: adolfus от 18.06.2024 22:12:43Никакой, однако, это никак на к.п.д. не повлияет -- "температура холодильника" для турбины это температура газа на ее выходе. А как и что там с этим газом дальше, не имеет значения. Значение имеет только возможность сбросить энергию при этой температуре во Вселенную.

1. Мы же не для того грели рабочее тело, чтобы рассеивать потом энергию в космос. Нужно "всего-то" более полно использовать эту энергию расширения газа.
2. Но, как понимаю, габариты/вес турбины становятся, как бы сказать... неадекватными при более полном использовании энергии рабочего тела.
3. Получаем систему, в которой Т1 определяется материалами/конструкцией реактора, которые в свою очередь определяются требующейся надёжностью, а Т2 массогабаритом/надёжностью турбины.
4. На мой взгляд настолько сложный девайс/электростанция с 20% КПД (в лучшем случае) для космической пространственной машины бесперспективен. А на современном уровне НТП с требуемым уровнем надёжности  труднореализуем.

Цитата: Фёдор144 от 19.06.2024 00:03:36
и все эти танцы с бубном только для того, что бы заменить 1 классический радиально-упорный и 1 классический роликовый с керамическими шариками и роликами ... которые легко держат 30 тыс часов при рабочих оборотах 15-17 тыс в минуту ... и температурах до 200°С .

Вопрос какая температура там будет - это вопрос вопросов.