--> -->

Дата: Суббота, 31.03.2012, 14:58 | Сообщение # 511

Автор Space Engine

Группа: Администраторы

Российская Федерация

Сообщений: 5547

Награды: 55

Статус: Offline

Quote (mindstalker)

температуре реактора 10000 К,

Это из чего же он сделан? 3000 K скорее всего предел.
Ещё там указано, что оптимаотный радиатор - это такой, у которого холодный конец в 3 раза холоднее горячего (при этом у него минимальная площадь). Но это в предположении что радиатор обладает конечной теплопроводностью. Если радиатор из сверхвысокотепературного сверхпроводника (интересно, а такое возможно хотя бы теоретически?), то он будет иметь одинаковую температуру.

Дата: Суббота, 31.03.2012, 15:41 | Сообщение # 512

Исследователь

Группа: Команда SE

Украина

Сообщений: 262

Награды: 2

Статус: Offline

3000 - нормальная температура горения (не говоря о материалах). Ну на крайняка 3273 К -)) ну вы меня понимаете))
10000 это уже начало высокотемпературной плазмы. ДЛя такой температуры, просто сжигать мало, нужно еще ионизировать. Радиаторы нужно строить из чего то теплопроводящего. Сталь не годиться к тому же 1500К это всего на 273К ниже температуры плавления. Жаропрочные стали работают на нагрузку до 650С (скажем ротор газовой турбины). Причем это даже не сталь, а никелевый сплав. С учетом что радиатор не несет нагрузки , можно накинуть еще градусов 200 и того получиться примерно 1000К.
Но лучше радиаторы делать из чего нибудь теплопроводного - медь, золото, серебро. Для примера приведу бронзовый (обычно из хромистой бронзы) водоохлаждаемый кристаллизатор. Это такой водоохлаждаемый стакан в который заливают жидкий металл. Так вот при расчете кристаллизатора, считается что на стенке, которая непосредственно контактирует с жидким металлом, температура не должна превышать 350С - дальше такой кристаллизатор поплывет под собственным весом (в нашем случает - поплывет под собственным импульсом)
Конечно можно использовать золото. Но температура рабочего диапазоне не очень измениться от этого.
Я предлагаю считать температуру на радиаторе - не более 600-650К - это довольно реалистично.

AMD Phenom II X4 965, G.Skill F3-14900CL9-8GBSR (8Gb), Radeon HD 6970 (2Gb), Win7 x64.

Сообщение отредактировал mytho - Суббота, 31.03.2012, 15:58

Дата: Суббота, 31.03.2012, 16:48 | Сообщение # 513

Космический пилот

Группа: Команда SE

Российская Федерация

Сообщений: 96

Награды: 0

Статус: Offline

Здесь 10000 К - это максимальная температура нагревателя в общем тепловом цикле. Если у нас ядерный / термоядерный реактор - то это температура плазмы... Выходит, цифра даже преуменьшена...

P.S.: При температуре радиаторов 920 К (650 С) мы получаем квадрат 350x350 метров (если радиаторы односторонние, с двухсторонними - в 2 раза меньше) и чуть меньше 6 ГВт полезной мощности. Тоже терпимо...
P.P.S.: Но у нас же будущее - прорывы в материаловедении, наносборка, практически неограниченные ресурсы - так что температура точно должна быть больше жалких 650 градусов по Цельсию...

Windows 7 x64; Core i5-2500K (3.3 Ghz); 8Gb RAM; Radeon HD 6950 2Gb

Сообщение отредактировал mindstalker - Суббота, 31.03.2012, 17:16

Дата: Суббота, 31.03.2012, 17:50 | Сообщение # 514

Исследователь

Группа: Команда SE

Украина

Сообщений: 262

Награды: 2

Статус: Offline

))) э нет, есть таблица Менделеева и выше ее не прыгнешь. Нано, не нано, композит не композит - свойства материала обычно нечто среднее свойств элементарных элементов которые его составляют. И если с прочностью в случае композитных материалов - еще куда ни шло, а вот в случает температуры плавления и вообще температурных дел - самые высокие температуры плавления имеют чистые компоненты. Ну скажем чистое железо плавиться при 1550 С, так вот ни один сплав на основе железа, не будет плавиться выше 1550 - только ниже - такая особенность. Даже если изделие построить из атомов, просто в вакууме выстроить атомы в безумный неравновесный сплав, который невозможно получить простым растворением - все равно такой сплав будет уступать по теплопроводности и температуре плавления чистым компонентам из которого он состоит.
Ну может быть можно использовать что то керамическое. Или скажем керамическую губку пропитанную теплопроводным металлом - это должно повысить прочность. Но все равно, выше 1273К (условно) такая штука не будет стоять.

На самом деле все немного проще. Реактивный двигатель во время работы мы можем охлаждать тем же водородом, которым он питается. Так что львиную долю отвода тепла можно считать решенной. Щит многослойный, если его правильно построить - можно не охлаждать.
И вот единственное что остается - это отводить тепло от жилых модулей и главное - от энергоустановки. А там и радиаторы примут нормальный размер. Единственное они должны быть поворотные и мне кажется, что две секции вдоль борта - не очень удобно - может возникнуть ситуация, когда эти две секции не повернешь так, что бы на них не падал свет. Лучше четыре - две горизонтальные и две вертикальные - короче мельница)

Добавлено (31.03.2012, 17:50)
---------------------------------------------

Quote (SpaceEngineer)

сверхвысокотепературного сверхпроводника

Теплопроводность и электропроводность связанны. Чем выше одно, тем выше другое. Обе величины (и тепло- и электро- проводность) зависят от температуры. Чем она выше, тем ниже и электро- и теплопроводность. Известно, что сверхэлектропроводность начинает проявляться когда температура материала стремиться к 0К. По всей видимости можно предположить и такую же ситуацию с теплопроводностью - наверное если материал будет абсолютно холодным - он будет сверхпроводником. Но в нашем случает это навряд ли возможно.

AMD Phenom II X4 965, G.Skill F3-14900CL9-8GBSR (8Gb), Radeon HD 6970 (2Gb), Win7 x64.

Дата: Суббота, 31.03.2012, 18:23 | Сообщение # 515

Космический пилот

Группа: Команда SE

Российская Федерация

Сообщений: 96

Награды: 0

Статус: Offline

mytho, Спасибо за ликбез.

Во время работы реактивного двигателя, как я понял, вопрос охлаждения не стоит.
Речь шла об отводе тепла реактора во время работы гипердвигателя. Причем, гипредвигатель никогда не работает одновременно с реактивным.

Получается, что во время работы гипердвигателя корабль не испытывает ускорения, а значит, особая прочность от радиатора в рабочем режиме не требуется. Следовательно, будут доступны боле высокие температуры. А во время реактивного ускорения температура радиатора будет невысокой, что позволит ему выдерживать нагрузки. В конце концов, радиатор можно складывать. Только придется дожидаться, пока радиатор остынет...

В качестве бреда - радиатор может представлять собой кусок чего-то вроде ткани. При реактивном полете он сматывается в рулон, а перед гиперперелетом - разматывается.

Кстати, охлаждение путем сброса массы могло бы быть весьма востребованным для военных кораблей, если бы они были - для отвода тепла орудийных установок, если главный двигатель (который, скорее всего, будет включен в течение всего боестолкновения) с этим не справится.

Windows 7 x64; Core i5-2500K (3.3 Ghz); 8Gb RAM; Radeon HD 6950 2Gb

Дата: Суббота, 31.03.2012, 21:28 | Сообщение # 516

Исследователь

Группа: Команда SE

Украина

Сообщений: 262

Награды: 2

Статус: Offline

mindstalker, )) блин, да не за что)) даже как то не удобно стало)) Вообщем - спасибо за спасибо - одно дело делаем товарищи!!!

Quote (mindstalker)

В качестве бреда

- ни фига не бред - чем тоньше, тем лучше. Нам главное поверхность и тонкие жидконатриевые "вены".
Сброс массы - самая эффективная теплоотдача. Полюбому на каждом корабле, должна быть такая аварийная опция - сброс теплоагента.

AMD Phenom II X4 965, G.Skill F3-14900CL9-8GBSR (8Gb), Radeon HD 6970 (2Gb), Win7 x64.

Дата: Суббота, 31.03.2012, 21:45 | Сообщение # 517

Автор Space Engine

Группа: Администраторы

Российская Федерация

Сообщений: 5547

Награды: 55

Статус: Offline

Quote (mytho)

Ну скажем чистое железо плавиться при 1550 С, так вот ни один сплав на основе железа, не будет плавиться выше 1550 - только ниже - такая особенность.

Обычная соль - это как бы сплав натрия с хлором. Температура плавления хлора 172 K, и тем не менее при комнатной температуре 300 К соль - твёрдая. Дело не в свойствах элементов, а в свойствам межатомных сил. В чистом хлоре они слабы, но силы между хлором и натрием намного сильнее, поэтому соль устойчивее чистого хлора.

Надо отталкиваться от того, что температура горячего конца радиатора порядка 1500 К - тогда он будет красиво светиться.

Quote (mytho)

то бы на них не падал свет.

А что в этом такого? На орбите Земли радиатор не нагреется сильнее чем до 100°С - и пофиг. В районе Меркурия будет градусов 600. К тому же есть второй радиатор, на теневой стороне корабля. Всё равно теплоотводящая способность радиаторов должна быть с запасом - на случай поломки и прочих непредвиденных ситуаций. Чем выше рабочая тепература радиатора, тем ближе к звезде может подлететь корабль. Плюс, у нас есть щит - при полётах близко к звезде надо держать корабль в тени щита (это значит что манёвры будут ограничены - тяга двигателей всегда направлена на солнце).

Дата: Суббота, 31.03.2012, 23:28 | Сообщение # 518

Исследователь

Группа: Команда SE

Украина

Сообщений: 262

Награды: 2

Статус: Offline

Упс!!! Поправочка - я говорил только о металлической связи, только о металлах. Даже интерметаллиды (когда два атома разных металлов образовывают не металлическую, а ковалентную связь) работают по другим законам. Хлорид натрия - химическое соединение.
...
Блин, слушайте, а вообще это мысль. Интерметаллиды - новая мода в материаловедение, я что то не подумал. Вот алюминид титана - повышает ударную вязкость при повышении температуры, не теряя прочности. Из него форсунки сейчас делают, металлургические. Типа наконечника пожарного шланга, который вдувает пламя (смесь угольного порошка и мазута) на поверхность металла в больших печах. У них рабочая температура приличная. Правда на счет теплопроводности TiAl3 не уверен. А вообще их много всяких, надо бы освежить. Но сразу скажу - детали из чистого интерметаллида нет. Есть сплав алюминия с титаном в нем выделения интерметаллидов.
Но опять таки - идеального материала не бывает. Все что есть сейчас работает в узком интервале температур. Для Сибири используют специальные стали "в северном исполнении", форсунка из интерметаллида очень хрупкая при комнатных температурах. Пластичность и прочность две стороны медали.
На самом деле, запросто может статься, что какие нибудь внешние инженерные сооружения на корабле придется подогревать.

Quote (SpaceEngineer)

Надо отталкиваться от того, что температура горячего конца радиатора порядка 1500 К - тогда он будет красиво светиться.

"Платон мне друг..." )) 1200С - светло желтый цвет, достаточно яркий. http://spaceengine.ucoz.org/_fr/0/1331369.jpg вот на этой картинке, самая яркая часть радиатора - очень похоже. Ну может быть чуток потемнее. Ну красиво конечно... короче, хозяин барин.

Quote (SpaceEngineer)

На орбите Земли ....100°С

ну да я де то читал что 120С - солнечный нагрев, а охладиться может до -200. И у деталей такой цикл термический, в пределах 300 градусов. Интересно было бы посмотреть на металл ферм спутника после 50 лет на орбите))
Ну вблизи звезды - понятно. Вопрос в том какой температуры будут теплоотводы, какой яркости. А вообще наверное просто достаточно наличие компактных низкотемпературных радиаторов, для охлаждения аппаратуры и жилых помещений.

AMD Phenom II X4 965, G.Skill F3-14900CL9-8GBSR (8Gb), Radeon HD 6970 (2Gb), Win7 x64.

Дата: Суббота, 31.03.2012, 23:34 | Сообщение # 519

Космический пилот

Группа: Команда SE

Российская Федерация

Сообщений: 96

Награды: 0

Статус: Offline

Quote (SpaceEngineer)

Плюс, у нас есть щит - при полётах близко к звезде надо держать корабль в тени щита (это значит что манёвры будут ограничены - тяга двигателей всегда направлена на солнце).

Можно использовать складной щит из легкого материала (наподобие солнечного паруса), прикрывающий корабль от Солнца при маневрах. Даже в перигелии Меркурия температура не поднимется выше 480 С (и это при полном поглощении света солнца, на самом деле часть излучения отразится). Другой вопрос - нужен ли щит при таких температурах?
А вот от солнечного ветра и радиации такой щит мало поможет... Хотя, по идее, жилые и грузовые отсеки и без него должны быть неплохо защищены.

Quote (mindstalker)

ну да я де то читал что 120С - солнечный нагрев, а охладиться может до -200

Если верить этой формуле для эффективности радиаторов:
∂Q/∂t = Re * (5.67x10e-8) * Ra * Rt⁴
то, взяв мощность (∂Q/∂t) равную солнечной постоянной (1367 Вт/м²), площадь радиатора Ra = 1 м² и эффективность Re=0,8 получим температуру около 144 С (опять же, без учета отражения).

Windows 7 x64; Core i5-2500K (3.3 Ghz); 8Gb RAM; Radeon HD 6950 2Gb

Сообщение отредактировал mindstalker - Суббота, 31.03.2012, 23:48

Дата: Воскресенье, 01.04.2012, 04:37 | Сообщение # 520

Автор Space Engine

Группа: Администраторы

Российская Федерация

Сообщений: 5547

Награды: 55

Статус: Offline

Quote (mindstalker)

А вот от солнечного ветра и радиации такой щит мало поможет... Хотя, по идее, жилые и грузовые отсеки и без него должны быть неплохо защищены.

Почему это не поможет? Это одна из его прямых задач - поглощать протоны, нейтроны и прочее корпускулярное излучение. Может быть это делаеь не сам щит, а один из его "последних" (ближайших к жилому модулю) слоёв. Второй такой поглотитель установлен с другой стороны, прикрывая жилой отсек от радиации реактора и двигателей. Включив магнитное поле в районе жилого отсека, получим искусственную магнитосферу, щиты будут в районе её полюса - для поглощения частиц. С таким магнитным полем можно летать в радиационном полясе Юпитера, и солнечный ветер не страшен (особенно если правильно сориентировать корабль).

Quote (mindstalker)

Если верить этой формуле для эффективности радиаторов: ∂Q/∂t = Re * (5.67x10e-8) * Ra * Rt4 то, взяв мощность (∂Q/∂t) равную солнечной постоянной (1367 Вт/м2), площадь радиатора Ra = 1 м2 и эффективность Re=0,8 получим температуру около 144 С (опять же, без учета отражения).

Без учёта отражения - значит абсолютно чёрный материал. Но радиатор и должен быть очень чёрным, чтобы эффективно излучать (закон излучения Кирхгофа). Так что минимальное расстояние до звезды (без учёта щита) лимитирует радиатор, а не сам корабль (его можно покрасить в белый).

Дата: Воскресенье, 01.04.2012, 10:57 | Сообщение # 521

Космический пилот

Группа: Команда SE

Российская Федерация

Сообщений: 96

Награды: 0

Статус: Offline

Quote (SpaceEngineer)

Почему это не поможет?

Имелся в виду, тонкий легкий щит, призванный защитить корабль от перегрева вблизи звезды во время маневров (т.е. временная защита от перегрева натянутая сбоку от корпуса, позволяющая корпусу корабля оставаться в тени при любых маневрах). Такую защиту имеет смысл сделать двухслойной - хорошо отражающей со стороны звезды и черной со стороны корабля. В таком случае, мощность поглощаемого излучения, а значит и температура, будет значительно ниже (если половина излучения будет отражаться, то около Меркурия температура будет 360 С вместо 480 С).

Windows 7 x64; Core i5-2500K (3.3 Ghz); 8Gb RAM; Radeon HD 6950 2Gb

Дата: Среда, 04.04.2012, 13:27 | Сообщение # 522

Исследователь

Группа: Команда SE

Украина

Сообщений: 262

Награды: 2

Статус: Offline

Поговорил я с теплофизиком... Хороший дядька, только очень занятой))
В принципе в сложившейся концепции недочетов практически нет. Озвучил он несколько вполне очевидных вещей и сослался на хорошую книжку (Х.Уонг ОСНОВНЫЕ ФОРМУЛЫ И ДАННЫЕ ПО ТЕПЛООБМЕНУ ДЛЯ ИНЖЕНЕРОВ СПРАВОЧНИК) Реактивный двигатель охлаждается своим же топливом. Если нужно охлаждать еще что то высокотемпературное - излучающий радиатор. Единственное степень черноты у него должна быть высокая. В этом смысле быстрее всего охлаждаться будет уголь. А медленнее - хорошо отполированная сталь. В принципе это и так было понятно.
Эффективность его работы в зависимости от наличия по близости излучающего объекта - рассчитывается теплобалансом (в минусе - охлаждение радиатора излучением, в плюсе - нагрев радиатора излучением от излучающего объекта. Есть еще нагрев от собственного излучения - но это сущие крохи). Короче говоря - если на солнечной орбите, низкотемпературный радиатор нагреется от Солнца до 100С, то соответственно охлаждать ниже этой температуры он не будет. Для высокотемпературных - это вообще до лампочки - ну за исключением ситуаций, типа орбиты Меркурия. Если солнце сможет нагреть радиатор до 400С, то соответственно и охлаждение будет происходить не ниже этой температуры.
Но есть еще такая величина - типа скорости отдачи тепла. Сколько тепла в единицу времени будет отдаваться. Ну и эта величина может меняться в зависимости от прихода тепла (излучение близкой звезды). Вот это единственная мысль, что меня смущает.

AMD Phenom II X4 965, G.Skill F3-14900CL9-8GBSR (8Gb), Radeon HD 6970 (2Gb), Win7 x64.

Дата: Среда, 04.04.2012, 14:14 | Сообщение # 523

Автор Space Engine

Группа: Администраторы

Российская Федерация

Сообщений: 5547

Награды: 55

Статус: Offline

Скорость отдачи тепла пропорциональна разности температур. Как горячий чай остывает быстрее на морозе, чем в комнате.

Дата: Среда, 04.04.2012, 14:37 | Сообщение # 524

Исследователь

Группа: Команда SE

Украина

Сообщений: 262

Награды: 2

Статус: Offline

это понятно. И соответственно чем выше градиент тем интенсивнее теплопередача. Вопрос в граничных условиях. Т.е. какой солнечный нагрев можно допускать, что бы не образовывался излишек тепла в системе. Хотя наверное это уже называется "блох ловить". Главное то, что принципиально все работает.

AMD Phenom II X4 965, G.Skill F3-14900CL9-8GBSR (8Gb), Radeon HD 6970 (2Gb), Win7 x64.