Ciekły Tlen

tutaj prezentujemy dokumentacje techniczną potrzebną przy wykonywaniu modeli rakiet
Bartt
Nowy
Posty: 9
Rejestracja: sobota, 23 cze 2018, 18:08

Ciekły Tlen

Post autor: Bartt » piątek, 1 lut 2019, 10:43

Od jakiegoś czasu rozważam zbudowanie silnika hybrydowego opartego o ciekły tlen.
Głównie zależy mi na obniżeniu kosztów chociaż szczerze mówiąc, zastosowanie ciekłego tlenu wiąże się z trochę bardziej kosztowną infrastrukturą więc nie wiadomo czy takie rozwiązanie jest opłacalne.
Co o tym sądzicie?

Awatar użytkownika
Kacper
Supersonic PROFI
Posty: 814
Rejestracja: niedziela, 30 sty 2011, 18:30
Lokalizacja: Kraków/Gdynia

Re: Ciekły Tlen

Post autor: Kacper » piątek, 1 lut 2019, 19:40

Według mnie warto choć sprawa nie jest taka oczywista. Do celów stricte modelarskich byłby zbyt uciążliwy. Jeśli celem byłoby zrobienie napędu do rakiet RDM i nic więcej to skomplikowanie konstrukcji a potem obsługi takiego silnika zdecydowanie zniweczy jego zalety jakimi byłby niski koszt paliwa i dobre osiągi.
Jeśli jednak ważniejsze jest samo zagadnienie budowy silnika, rozwijanie technologii i eksperymentowanie to tutaj jest duże pole do popisu. Tlen jest na pewno utleniaczem nie do pobicia jeśli chodzi o stosunek ceny do wydajności. Według mnie ma dwie zasadnicze wady względem N2O. Po pierwsze ciężko o wygodne źródło. Po drugie potrzeba dodatkowy zbiornik z gazem doprężającym i regulator ciśnienia (turbopomp nie biorę pod uwagę w małej skali).
Że silnie utleniający to nie szkodzi, oprzyrządowanie jak do podtlenku i tak musi spełniać takie wymagania jak do tlenu. Że kriogeniczny też nie szkodzi, aluminium i stal nierdzewna oraz teflon dają radę bez problemu.

Według mnie decydujący czynnik to znalezienie dogodnego źródła. Najlepiej gdyby dało się mieć w pobliżu kogoś zaprzyjaźnionego od kogo będzie można nalać sobie do termosu niewielką ilość chwilę przed planowanym testem. Inaczej żeby mieć u siebie pod ręką zapas trzeba kupić atestowanego dewara, którego będzie mógł napełniać jakiś dystrybutor. Jednak to są spore koszty (samo naczynie kosztuje kilka tysięcy), no i niezależnie czy używamy czy nie to zegar tyka a tlenu ubywa. Żeby mieć cały czas zapas pod ręką trzeba co kilka tygodnie napełniać. Tutaj z podtlenkiem jest bez porównania wygodniej bo mamy w butli zapas i może sobie czekać latami nie generując żadnych kosztów ani strat.

Ogólnie to jestem bardzo ciekaw jak z tym tlenem byłoby w praktyce.

Bartt
Nowy
Posty: 9
Rejestracja: sobota, 23 cze 2018, 18:08

Re: Ciekły Tlen

Post autor: Bartt » piątek, 1 lut 2019, 22:38

Jeśli chodzi o "wtłaczanie" tlenu to myślałem żeby w zbiorniku utrzymywać odpowiednie ciśnienie (np 60 ATM) i wykorzystać to w taki sposób jak robi się w wypadku N2O.
W moim pomyślę działało by to tak że wewnątrz znajdowałby się jakiś "czujnik" i w momencie kiedy ciśnienie przekroczyłoby normę komputer otwierałby zawór w celu jego obniżenia.
Problem pojawiłby się kiedy taki zawór zamarzł by od ciekłego tlenu...

Awatar użytkownika
Kacper
Supersonic PROFI
Posty: 814
Rejestracja: niedziela, 30 sty 2011, 18:30
Lokalizacja: Kraków/Gdynia

Re: Ciekły Tlen

Post autor: Kacper » sobota, 2 lut 2019, 16:50

Już miałem napisać, że to tak nie zadziała. Ale, jak teraz patrzę to punkt krytyczny dla tlenu jest sporo wyżej temperatury wrzenia przy ciśnieniu atmosferycznym a mianowicie:
Temperatura wrzenia (przy ciśnieniu atmosferycznym) [°C]
-182,962
Punkt krytyczny [°C]
-118,56
Ciśnienie krytyczne [MPa]
5,043

To znaczy, że da się zgromadzić dodatkowy zapas energii na wytłaczanie nie tylko w sprężonej poduszce gazowej (co byłoby zbyt słabe - jak w rakietach wodnych) ale też w pojemności cieplnej utleniacza podobnie jak przy N2O. Trzeba by przeliczyć dokładnie jak się to przełoży na spadek ciśnienia w zbiorniku w trakcie jego opróżniania. Tlen pod ciśnieniem (w tym przypadku nie powinno się przekraczać tych 5MPa) będzie mógł być ogrzany względem temperatury wrzenia pod ciśnieniem atmosferycznym o 64°C, po otwarciu zaworu tlen będzie wypływać, poduszka gazowa rozprężać, ciśnienie spadać wiec tlen zacznie wrzeć uzupełniając poduszkę gazowa i częściowo podtrzymując ciśnienie równocześnie samemu się ochładzając. Cały czas objętość poduszki gazowej będzie rosła a wrzącej cieczy ją uzupełniającej malała. Jak to wyjdzie w praktyce można oszacować porównując obliczenia teoretyczne dla tlenu i podtlenku. Dla podtlenku mamy już sporo danych eksperymentalnych więc można łatwo zweryfikować.

ODPOWIEDZ