¿Se pueden formar burbujas de gas en las bombas del motor cohete de combustible y oxidante debido a un flujo insuficiente de los tanques?

En un motor cohete de ciclo de combustión por etapas, el combustible y el oxidante se alimentan a turbobombas que, a su vez, son alimentadas por un prequemador. Mi pregunta es ¿cómo se aseguran de que el combustible y el oxidante siempre se alimenten en las cantidades adecuadas al motor?

Como en, debe haber una tasa de flujo máxima que las bombas pueden empujar el combustible y el oxidante hacia el motor. También debe haber una tasa de flujo máxima que los tanques puedan empujar el combustible y el oxidante hacia las bombas. Pero, ¿no disminuiría esa tasa de flujo a medida que el cohete gasta el combustible/oxidante en los tanques? Entonces, ¿hay algún momento en el que la tasa de flujo de la bomba exceda la tasa de flujo del combustible/oxidante entrante de los tanques? En ese caso, ¿no se formarían burbujas de gas dentro de la bomba? Supongo que sería muy malo para el motor. ¿Cómo dan cuenta de este problema?

"Mi pregunta es ¿cómo se aseguran de que el combustible y el oxidante siempre se alimenten en las cantidades adecuadas al motor?" - Cuidadoso. Muy cuidadoso.
Los tanques no empujan los propulsores hacia las bombas. Proporcionan una presión mínima para evitar que las bombas caviten. Creo que lo que estás preguntando es, de hecho, cavitación. La cavitación se ha discutido mucho en este sitio; intente buscar eso y es posible que encuentre su respuesta.
@OrganicMarble Debe ser una distinción importante, o no lo mencionaría, pero no lo entiendo. Proporcionar una presión mínima para evitar que las bombas caviten me parece lo mismo que empujar el combustible hacia las bombas: si no empuja el combustible lo suficientemente fuerte, las bombas cavitan. ¿Qué me estoy perdiendo?
La caída de presión y el flujo de @WayneConrad están íntimamente relacionados; Supongo que uno puede elegir pensar en ello como quiera. El interrogador parece pensar que los tanques "empujan" el propulsor hacia las turbobombas a caudales iguales a los caudales que salen de las bombas. Eso no funciona para mi imagen mental debido al pequeño delta p entre el vacío del tanque y la entrada de la bomba. En mi opinión, las bombas succionan el propulsor y el tanque proporciona una pequeña presión para evitar la cavitación. Sin embargo, me temo que esto se dirige hacia la discusión sobre "el aire es succionado o expulsado de la esclusa de aire", así que estoy fuera.
@OrganicMarble Puede que estés fuera, pero me has ganado tu punto de vista sensato. Gracias por tomarte el tiempo de explicarlo.
@OrganicMarble, "La persona que pregunta parece pensar que los tanques "empujan" el propulsor hacia las turbobombas a caudales iguales a los caudales que salen de las bombas". No, no es así como me lo imagino, pero no podría pensar en una mejor manera de explicarlo. Solo estoy tratando de encontrar más información sobre cómo se regula el delta p que describe entre la presión del tanque y la presión de la bomba.

Respuestas (1)

La cavitación ocurre cuando la presión del fluido está por debajo de la presión de vapor del fluido. En otras palabras, el líquido hierve.

En un cohete, la salida del tanque de propulsor está presurizada por vacío y aceleración. Es fácil evitar la caída de presión entre la salida del tanque y la entrada de la turbina con el tamaño de tubería correcto para el flujo. Esto evita la cavitación por falta de alimento.

El desafío es prevenir la cavitación dentro de la turbina, contra el lado de baja presión de las palas en el "ojo" de la turbina. Es por eso que les pagan mucho dinero a los ingenieros y les dan computadoras sofisticadas.

Pero, ¿no disminuiría esa tasa de flujo a medida que el cohete gasta el combustible/oxidante en los tanques?

A medida que se quema el propulsor, el cohete se vuelve más liviano y aumenta la aceleración. Esto ayuda a contrarrestar la pérdida de presión hidrostática a medida que se vacía el tanque. Además, los propulsores restantes de alta presión de vapor (como el metano) pueden hervir para reemplazar la disminución de la presión parcial del propulsor a medida que se vacía el tanque. Esto reduce la temperatura del propulsor líquido restante, lo que reduce la presión de vapor y reduce la cavitación. Piense en la escarcha en el tanque justo antes de que su barbacoa se quede sin propano.

ingrese la descripción de la imagen aquíDaños por cavitación en la carcasa de la bomba

Es posible que desee mencionar que la mayoría (todos) los tanques de refuerzo tienen sistemas de presurización que usan helio, nitrógeno o propulsores autógenos, no solo de ebullición automática. Generalmente estos sistemas proporcionan presión regulada.
ah interesante "It is easy to prevent pressure drop from tank to turbine inlet with correct pipe sizing for the flow."¿Puedes ampliar esto un poco? Supongo que tiene que ver con el principio de Bernoulli de alguna manera, pero no estoy lo suficientemente versado en ingeniería para conocer los detalles. "The challenge is preventing cavitation inside the turbine, against the low pressure side of the blades at the turbine "eye". That's why they pay the engineers big bucks and give them computers to use."Esto es exactamente lo que estoy buscando. ¿Dónde puedo ir para leer más sobre esto?
@ JN18 hay muchas discusiones en los comentarios, pero también hay buena información sobre la cavitación de la turbobomba en las respuestas aquí space.stackexchange.com/q/18486/6944
¿Se pueden formar burbujas de gas en las bombas del motor cohete de combustible y oxidante debido a un flujo insuficiente de los tanques?
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