¿El combustible criogénico para cohetes sigue siendo líquido cuando fluye a través de una boquilla enfriada regenerativamente?

Para un motor de cohete que funciona con combustible criogénico (profundamente) como LH2, por ejemplo, SSME, ¿el combustible se mantiene líquido a lo largo de todo el circuito de enfriamiento regenerativo en la boquilla? ¿O se permite que hierva o se vuelva supercrítico en algún punto del circuito? Me imagino que sería una muy mala idea hacerlo porque, en general, los gases son peores conductores del calor que los verdaderos líquidos.

He visto esto discutido aquí hace varios años, pero no puedo recordar cómo o cuándo. La conclusión fue no, pero todavía no puedo encontrar ninguna referencia, puede haber sido solo en los comentarios.
Posiblemente la pregunta en la que @uhoh está pensando: space.stackexchange.com/q/22065/26446
@DrSheldon gracias, lo que creo que estoy recordando es una discusión sobre el cambio de fase de líquido a gas dentro de la tubería que está incrustada o unida a la boquilla de un cohete, como también está aquí. Podría haber estado relacionado con el motor Saturn V F-1, pero no estoy seguro. Si dicho comentario/discusión realmente existe o no es otra cuestión.
El punto crítico del hidrógeno es 33K y 13,5 bar, por lo que, a excepción de los motores alimentados a presión, no hervirá y simplemente se volverá supercrítico. Se utiliza en motores de ciclo expansor como Vinci. El punto crítico para, por ejemplo, el octanaje es 569 K y 25 bar, por lo que la mayoría de las veces los hidrocarburos también serán supercríticos. Para grandes motores de hidrocarburos donde tenemos un gran flujo másico en comparación con la superficie de la cámara, es posible que no nos volvamos supercríticos.
@Christoph eso suena como una buena respuesta

Respuestas (1)

Al menos para el SSME, el hidrógeno que salía del circuito de enfriamiento de la boquilla era un fluido supercrítico.

Los datos que utilicé cuando trabajé en una simulación del SSME muestran que con un ajuste de aceleración del 104 %, el hidrógeno estaba a 5911 psi (40,7 MPa) y 445 grados R (247 K).

Esta diapositiva no muestra las propiedades de salida del circuito de refrigeración de la boquilla, pero sí muestra las propiedades de salida del mezclador (flechas moradas), 5336 psi (36,7 MPa) y -183 F (153 K). Este tobogán también es de una generación más nueva del SSME con el que trabajé y tiende a funcionar más frío y con una presión más baja.

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Aquí hay un diagrama de fase de hidrógeno de aquí .

ingrese la descripción de la imagen aquí

Referencia para la diapositiva de propiedades (es ligeramente diferente de la copia que tengo y muestra 5310/-193 para las propiedades de salida del mezclador, pero no puedo molestarme en hacer una nueva captura de pantalla y hacer las conversiones de unidades nuevamente).

Entonces, ¿qué tan bien absorbe este fluido supercrítico el calor de la pared lateral de la boquilla? Leí en alguna parte que si el combustible realmente hierve dentro del circuito de enfriamiento, es realmente malo, debido al efecto de aislamiento térmico de la delgada capa de combustible gaseoso que se encuentra inmediatamente dentro de la pared interna del circuito de enfriamiento. Si se añade la presión para que todo lo que hay dentro sea supercrítico, ¿significa esto que el fluido será uniforme dentro del circuito?
Estoy de acuerdo en que la ebullición es mala en un intercambiador de calor. La "ebullición" es un fenómeno de dos fases (las fases líquida y gaseosa coexisten) y no puede ocurrir en un fluido supercrítico. Diría que funciona bastante bien dado el largo y exitoso historial de vuelos del SSME.
¿El canal de gas caliente que va desde los dos prequemadores hasta la cámara de combustión principal también se enfría con una pequeña corriente de LH2? (como con las dos paredes del prequemador)
Ese componente se llama 'colector de gas caliente' y sí, se enfría activamente con H2. Puede leer sobre esto en las páginas 24 y 25 de este documento: large.stanford.edu/courses/2011/ph240/nguyen1/docs/…
¡Gracias por la info!
¿El combustible criogénico para cohetes sigue siendo líquido cuando fluye a través de una boquilla enfriada regenerativamente?
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