Das Prinzip der regenerativen Kühlung?

Bei der regenerativen Kühlung wird der Kraftstoff um die Düse geleitet, bevor er in die Brennkammer gepumpt wird, richtig? Ich verstehe nicht wirklich, wie sich dies auf die Kühlung selbst auswirkt, da die vom Kraftstoff / Oxidationsmittel um die Düse aufgenommene Wärme anscheinend zurück in die Brennkammer gepumpt wird, die von mehr Kraftstoff zurückgefangen werden muss. Wo ist also meine Überlegung falsch?

Antworten (1)

Sie vermissen, wie sich die Wärme im Abgas verteilt.

Der größte Teil des durch die Düse ausgestoßenen Treibmittels kommt niemals mit der Düsenoberfläche oder den Wänden der Brennkammer in Kontakt und hat daher niemals die Möglichkeit, seine Wärme dorthin zu übertragen.

Das Abgas kühlt hauptsächlich durch adiabatische Expansion ab – hoher Druck und hohe Temperatur werden beide in schnell zunehmendes Volumen und Geschwindigkeit des ausgestoßenen Treibmittels umgewandelt – Hochgeschwindigkeitsausstoß der Reaktionsmasse; Antrieb. Nur ein geringer Teil davon wird in die Wände übertragen – aber das reicht immer noch aus, um Schäden durch Überhitzung und Beeinträchtigung der Haltbarkeit der Materialien zu riskieren.

Andererseits wird ein Teil der Verbrennungsenergie verbraucht, um die Kraftstoffe von ihrer Einspritztemperatur auf die Nachverbrennungstemperatur zu erhitzen (die dann in Vortrieb umgewandelt wird). Je heißer der Kraftstoff vor der Einspritzung ist, desto weniger geht durch diese Erwärmung verloren. Daher ist es vorteilhaft, die Kraftstoffe vor der Verbrennung zu erhitzen – insbesondere um Kryokraftstoffe abzudampfen.

Da wir beide etwas überschüssige Wärme haben, die wir loswerden müssen, da sie für die Struktur gefährlich ist, und wir die Kryokraftstoffe benötigen, die für die Verbrennung von flüssig in gasförmig umgewandelt werden müssen – wir können die beiden Prozesse kombinieren, gleichzeitig die Vorverbrennungstemperatur erhöhen und kühlen die Struktur. Der größte Teil der bei der Verbrennung erzeugten Wärme wird "harmlos" ausgestoßen - und der Überschuss wird auf die Struktur übertragen, durch Vorwärmen des Brennstoffs zurückgewonnen und wiederverwendet, diese Energie, die sonst verloren gehen würde, wird heiß in die Brennkammer zurückgepumpt Treibstoff.

Ich bin immer davon ausgegangen, dass Raketentreibstoffe nur einmal in der Brennkammer vergasen. Wenn Sie also über das Abdampfen kryogener Brennstoffe sprechen, meinen Sie das nicht, bevor sie in die Brennkammer gelangen, oder? Zustandsänderungen absorbieren viel Wärme, daher wäre es großartig, wenn dies um die Düse herum passieren könnte, aber ich glaube nicht, dass dies möglich ist, da das Pumpen von Gas ein ganz anderes Tier ist als das Pumpen von Flüssigkeit.
@JohnnyRobinson: Alles hängt vom jeweiligen Design ab. Üblicherweise vergasen sie sich in dem/den Vorbrenner(n). Motoren, die gasförmige Treibmittel verbrennen, sind aufgrund der besseren Mischung und der vollständigeren Verbrennung tendenziell effizienter. Regenerative Kühlung ist ziemlich effizient, sodass Sie selten den gesamten Kraftstoff sehen werden, der durch sie geleitet wird - und die Verwendung von Oxidationsmittel dafür ist ein weiterer Haufen Probleme; heißes Oxidationsmittel wird weitaus reaktiver - mit allem, womit es in Kontakt kommt!
Jetzt, wo Sie das erwähnen, würde ein Vollstrommotor den Motor mit Gasen versorgen, nicht wahr?
@JohnnyRobinson: Scheint so - ich glaube nicht, dass es Vorbrenner gibt, die sogar teilweise flüssige Mischung ausstoßen. OTOH, Vollstrommotoren sind ziemlich exotisch. SSME verwendete zwei Vorbrenner, aber beide erzeugten eine brennstoffreiche Mischung (die jedoch verschiedene Pumpen antreibt), während der größte Teil des Sauerstoffs noch als Flüssigkeit eingespritzt wurde.
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