Как избавиться от лишней массы радиатора

[sharp]

Начинаем считать. Берем формулу для расчета мощности, излучаемой телом с заданной площадью и температурой. Радиатор у нас будет идеальное черное тело.
P = SσT^4

Кстати, из этой формулы, вместе с формулой КПД можно установить, что радиатор работает максимально энергоэффективно при T = 3/4Tн. Правда КПД генерации при этом невысок, всего 25%. То есть, при проектировании необходимо находить оптимальное решение для энергоустановки+радиатора.

[Крупин]

Начинаем считать. Берем формулу для расчета мощности, излучаемой телом с заданной площадью и температурой. Радиатор у нас будет идеальное черное тело.
P = SσT^4

Кстати, из этой формулы, вместе с формулой КПД можно установить, что радиатор работает максимально энергоэффективно при T = 3/4Tн. Правда КПД генерации при этом невысок, всего 25%. То есть, при проектировании необходимо находить оптимальное решение для энергоустановки+радиатора.

Конечно, для звездолёта важнейший параметр -масса и при прочих равных условиях надо брать 3/4, игнорируя низкий кпд. Но при более низкой температуре можно, с другой стороны, сделать радиатор немного полегче. Нужен какой то компромисс немного ниже 3/4.

[Случайный гость]

Какая ионизация при температурах порядка 1000 градусов? Это мизер. Тепло, отданное радиатору - вредоносный балласт - только за борт.

Если молекулы нагретого рабочего тела получат дополнительную энергию, то их потом будет легче ионизировать. Соответственно, тепловая энергия, переданная рабочему телу, позволит сократить расход электричества в ЭРД.

[Крупин]

Какая ионизация при температурах порядка 1000 градусов? Это мизер. Тепло, отданное радиатору - вредоносный балласт - только за борт.

Если молекулы нагретого рабочего тела получат дополнительную энергию, то их потом будет легче ионизировать. Соответственно, тепловая энергия, переданная рабочему телу, позволит сократить расход электричества в ЭРД.

Во первых, тогда уж лучше использовать не холодильник (радиатор), а нагреватель - непосредственно горячий теплоноситель на самом выходе из ядерного реактора. Во вторых - эта прибавка совершенно незначительна - расход рабочего тела ионника сущий мизер.

Вот земная аналогия - пытается ли кто-нибудь использовать тепло перегретого двигателя? Конечно, отработанное тепло тепловых и ядерных электростанций может использоваться для отопления домов, но на звездолёте пользы от этого тепла ни малейшей нет.

[sharp]

Конечно, для звездолёта важнейший параметр -масса и при прочих равных условиях надо брать 3/4, игнорируя низкий кпд.

Ну это если у вас есть возможность повысить мощность источника тепла (реактора) без увеличения его массы.

[mbrane]

Какая ионизация при температурах порядка 1000 градусов? Это мизер. Тепло, отданное радиатору - вредоносный балласт - только за борт.

Если молекулы нагретого рабочего тела получат дополнительную энергию, то их потом будет легче ионизировать. Соответственно, тепловая энергия, переданная рабочему телу, позволит сократить расход электричества в ЭРД.

кхе-кхе...Еще по буковкам...1500 K это 0,12 эВ...Энергия первой ионизации - ксенона 17 эВ...Теперь проявите чюдеса смекалки и посчитайте флуактуации энергии частицы со средней энергией (ака температурой) 17 эВ...Если не знаете как считать - откройте ландавшица том нумер 5 - статистическая физика...(а на самом деле ионизациия идет пучком электронов при энергиях порядка 1 кВ) 

[mbrane]

Конечно, отработанное тепло тепловых и ядерных электростанций может использоваться для отопления домов

Если дома есть в округе то тогда можно - а если домов нет, то тогда придется разориться и построеить огромное водохранилице, либо градирни ...Ибо тепло в 40 градусов - это отход...Вовлечен тут в проектирование одного процесса где на выходе несколько сотен мегаватт  воды с температурой 60 градусов  - пристроить некуда

[bob]

То есть домашний радиатор в условиях невесомости работать не будет, не будет конвективного теплообмена. Потребуется принудительная циркуляция.
Это к вопросу как мы будем распределять тепло между микрочастицами цезия?

Вы совсем забываете о теплопроводности. Между цезием и алюминием конструкции не нужно никакой конвекции - это же металлы. Пассивные радиаторы без теплоносителя из металла очень неплохи. И домашний радиатор отопления тоже будет работать в космосе. Но не столь эффективно - только излучением.

F = m*a, знаете такую формулу? .

Что-то о таком слышал.

В нашем случае лучше записать ее в виде a = F/m. Вот за уменьшение m мы и боремся.

В том и дело, что боремся мы пока что именно за m, а рассмотрение побочных вопросов, например, F и a может только затемнить дело. В любом рассмотрении надо играть минимумом ключевых параметров. Лучше одним. Ну - двумя. Остальные фиксировать без изменений.

[sharp]

Ну так я и говорю об m! Если вы увеличиваете удельную мощность радиатора, это значит что радиатор отводит то же количество энергии, но при меньшей собственной массе.

[bob]

Ну так я и говорю об m! Если вы увеличиваете удельную мощность радиатора, это значит что радиатор отводит то же количество энергии, но при меньшей собственной массе.

Пока задача проще. У нас есть готовый радиатор, уже заданной площади и массы. И есть готовый топливный бак заданной площади и массы. Надо использовать радиатор в качестве стенки бака, так, чтобы они в сумме весили меньше. Сколько они весили, сколько выделяли тепла - не важно, это в задаче не меняется. Задача, повторюсь - чисто геометрическая: сократить стенку бака, используя радиатор в качестве стенки.

[sharp]

Пока задача проще. У нас есть готовый радиатор, уже заданной площади и массы. И есть готовый топливный бак заданной площади и массы. Надо использовать радиатор в качестве стенки бака, так, чтобы они в сумме весили меньше. Сколько они весили, сколько выделяли тепла - не важно, это в задаче не меняется. Задача, повторюсь - чисто геометрическая: сократить стенку бака, используя радиатор в качестве стенки.

Можно поступить еще проще. Вся поверхность корабля - это и есть радиатор. Но все равно это лишь оптимизация. С ней можно выиграть проценты, десятки процентов, не более.

[bob]

Можно поступить еще проще. Вся поверхность корабля - это и есть радиатор.

В идеале да. Но это не так просто, как кажется.

[Проходящий Кот]

А поставить турбинку по пути теплоносителя от генератора к радиатору Заротушта мешает?

[Крупин]

А поставить турбинку по пути теплоносителя от генератора к радиатору Заротушта мешает?

Вы представляете как устроена тепловая машина? Турбина или какая-то поршневая машина берёт тепло от реактора (в данном случае), совершает работу, а некоторую балластную часть тепла сбрасывает на холодильник при некоторой температуре. С этой частью ничего полезного уже не сделать - только рассеять. На Земле либо в атмосферу, либо в грунт, либо в воду - в материальную среду, неплохо отсасывающую тепло. В космосе вакуум - эту паразитную теплоту жидкий теплоноситель распределяет по радиатору, а тот излучает в пространство.

Радиатор практически при той же температуре, что и теплоноситель, уносящий от генератора (с выхода тепловой машины) паразитное тепло. там уже никакая турбина работать не будет.

[bob]

Радиатор практически при той же температуре, что и теплоноситель, уносящий от генератора (с выхода тепловой машины) паразитное тепло. там уже никакая турбина работать не будет.

Не путайте турбинку во внутреннем контуре охлаждения, которая генерит лепестричество - с менее мощной турбинкой во внешнем контуре охлаждения, которая потребляет часть этого лепестричества для более эффективного охлаждения. Её действительно иногда ставят, чтобы теплоноситель быстрее циркулил в трубках, подведённых к пассивному радиатору. А вот пассивная часть радиатора обычно просто тонкая металлическая пластина (для хорошего теплопереноса, чтобы равномерно излучить лишнюю энергию в пространство).

А поставить турбинку по пути теплоносителя от генератора к радиатору Заротушта мешает?

Предполагается, что она и так уже поставлена. Ну, если в этом была нужда.

[Крупин]

Не путайте турбинку во внутреннем контуре охлаждения, которая генерит лепестричество - с менее мощной турбинкой во внешнем контуре охлаждения, которая потребляет часть этого лепестричества для более эффективного охлаждения.

Это не турбина, а центробежный насос. Турбина по определению никакого лепестричества не потребляет.
https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A2%D1%83%D1%80%D0%B1%D0%B8%D0%BD%D0%B0

Турби́на (фр. turbine от лат. turbo — вихрь, вращение) — ротационный двигатель с непрерывным рабочим процессом[1] и вращательным движением рабочего органа (ротора), преобразующий кинетическую энергию и/или внутреннюю энергию рабочего тела (пара, газа, воды) в механическую работу. Струя рабочего тела воздействует на лопатки, закреплённые по окружности ротора, и приводит их в движение.

[Проходящий Кот]

Если теплоноситель с температурой 1500К вы не считаете возможным использовать для подачи на турбину для получения электричества, то вопросов нет.....

[Крупин]

Если теплоноситель с температурой 1500К вы не считаете возможным использовать для подачи на турбину для получения электричества, то вопросов нет.....

У тепловой машины должны иметься в наличии и нагреватель и холодильник с температурой ниже, чем у нагревателя. Максимальный КПД тепловой машины по теореме Карно равен разности этих температур, делённой на абсолютную температуру нагревателя. При нулевой разности кпд, а стало быть и полезная работа, равны нулю.

Одна из формулировок второго начала термодинамики - невозможно произвести работу за счёт охлаждения теплового резервуара (находящегося при одной и той же температуре).
Не зря же у земных двигателей делают воздушные или водяные радиаторы, являющиеся холодильниками земных тепловых машин. Эти радиаторы в конечном счёте сбрасывают паразитное тепло в земной шар, так же как космический радиатор сбрасывает тепло в космос излучением.

Дам наглядный пример: допустим, у вас есть порция жидкой холодной воды. Нагреваете её от этого космического радиатора с 1500 градусов, бросаете пар на турбину, производите порцию работы. Но вода остаётся паром. Где возьмёте рабочее тело для повторного цикла, не имея холодильника, чтобы охладить отработанный пар?

[Проходящий Кот]

Я инженер-судомеханик, так что лекцию по термодинамике мне читать не обязательно.....

[Крупин]

так чего ж тогда такую глупость пишете?