¿Pueden las partículas de hollín de kerolox o SRB crecer demasiado rápidamente? no se aceleró en la expansión del escape que conduce a una pérdida de impulso de masa específica?

En esta respuesta a ¿Se considera alguna vez el metilsilano CH6Si como combustible en cohetes? Argumento que no hay una gran pérdida en el impulso de masa específica (Isp) cuando se produce arena (y, por extensión, hollín) en el escape, siempre que las partículas sean lo suficientemente pequeñas como para comportarse de manera similar a un gas en el sentido de que aceleran hasta el escape. velocidad durante la expansión y, por lo tanto, son portadores efectivos del impulso.

Si se formaron y crecieron extremadamente rápido, existe el riesgo de que crezcan tanto que no se aceleren a la velocidad máxima de los gases de escape, que recordamos se expande rápidamente para igualar la presión ambiental, que es bastante baja en el espacio. . Ese gas a baja presión puede ser ineficaz para acelerar partículas grandes.

Sin embargo, no tengo idea de qué significan cuantitativamente "rápido" y "grande" en este contexto, por lo que me gustaría preguntar:

Pregunta: ¿Pueden las partículas de hollín de kerolox o SRB crecer demasiado y con demasiada rapidez como para que no se aceleren lo suficiente en la expansión del escape y se produzca una pérdida significativa del impulso de masa específica?

Si se forma mucho hollín, eso significa que la combustión está muy lejos de ser estequiométrica y ya está perdiendo mucha presión potencial en la cámara. Claro que el hollín puede ser un clavo extra para el ataúd, pero esto parece ser un problema que se solucionará solo tan pronto como solucione el problema de raíz (muy poco oxidante o muy mala mezcla).
@SF. Además de "rápido" y "grande", también queda por ver cuantitativamente qué significa "mucho".

Respuestas (1)

Respuesta parcial para motores sólidos:

Fundamental Aspects of Solid Propellant Rockets (Williams, Barrere y Huang, ~800 páginas, 55 MB) dice que si los productos de la combustión se condensan en sólidos dentro del motor, el efecto puede ser perjudicial.

De las Secciones 3.2.6 (página número 78):

Los resultados típicos muestran pérdidas sustanciales de rendimiento para diámetros de partículas superiores a 2 micras

(en este gráfico, mi es la fracción de flujo de masa de la fase condensada, y "retraso" se refiere a las partículas condensadas que se ralentizan en el flujo)

ingrese la descripción de la imagen aquí

( mi = 0.5 me parece mucho, especialmente porque "Retenemos la aproximación de que la fase condensada ocupa una fracción insignificante del volumen total", pero los sólidos no son mi campo, por lo que me falta la intuición)

He descargado el pdf e intentaré leerlo, pero es posible que ya lo sepas; ¿Hay algún lugar donde se establezca que la razón por la que las partículas "no se aceleran al expandirse el escape conduce a una pérdida de impulso de masa específica?" En otras palabras, ¿es esta relación causal en particular, o una diferente, o simplemente una correlación observada?
@uhoh, asumí que es solo porque las partículas sólidas no experimentan la aceleración "natural" a través de la boquilla De Laval que experimentan los gases, pero eso es solo una suposición. space.stackexchange.com/questions/18904/…
En el caso de los gases, el flujo se aproxima como el flujo de fluido comprimible unidimensional de un gas ideal. Esto no se puede aplicar sobre partículas sólidas. Mi opinión es que la aceleración de las partículas sólidas debe estar relacionada con la ley del cuadrado al cubo y la densidad de las partículas porque los sólidos se aceleran cuando los gases actúan sobre la superficie de las partículas y la aceleración está relacionada con la masa de la partícula, que también depende de su volumen y densidad. Para el mismo tamaño de partícula, creo que el carbono tiene el efecto más bajo C<SiO2<Al203
Dado que los sólidos son mucho más densos que los gases, me parece perfectamente plausible que una gran parte del flujo másico pueda consistir en sólidos y aun así constituir solo una pequeña proporción del volumen de los gases de escape.
¿Pueden las partículas de hollín de kerolox o SRB crecer demasiado rápidamente? no se aceleró en la expansión del escape que conduce a una pérdida de impulso de masa específica?
RespuestasAquíPolítica de privacidad1y, 0v