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Peter87

Anzündhilfe

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Beitrag 7634145 , Brennkammer eines Flüssigtriebwerks [Alter Beitrag22. Februar 2015 um 12:21]

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Hallo Forum!
Zu mir: Ich bin 27 Jahre alt, komme aus dem bayerischen Wald und habe ein Chemiestudium hinter mir. Nun habe ich mir etwas in den Kopf gesetzt, was von vielen als unrealistisch angeesehen werden wird, den Bau eines Flüssigtriebwerks.
Den im Jahre 2007 zuletzt genutzten Thread zu dem Thema habe ich gelesen, jedoch leider wenige Antworten auf meine Fragen gefunden, die da wären:
Ist eine regenerative Kühlung bei eher geringem Treibstoffdurchsatz nicht schwer zu realisieren weil der Treibstoff verdampft ehe er in die Brennkammer gespritzt werden kann? Heißer, gasförmiger Treibstoff ist zwar natürlich nicht schlecht für die Vermischung und Reaktion in der Brennkammer, aber wenn zum Beispiel Benzin in den Rohrleitungen um die Kammer herum verdampft, baut sich doch ein immer größer werdenender Druck auf, der weitere Treibstoffförderung irgendwann unterbindet?
Jeztzt wirds physikalisch-mathematisch...
Welche Maße muss meine Brennkammer haben, um eine möglichst vollständige Vermischung der Komponenten vor der Verbrennung zu gewährleisten und gleichzeitig einen ausreichend hohen Druck zur möglichst energieeffizienten Schubentwicklung sicherzustellen?
Wie kann ich aus dem erforderlichen Schub und den nötigen Daten zum verwendeten Treibstoff die Menge berechnen, die pro Sekunden ihren Weg in die Brennkammer finden muss?
Ist es überhaupt möglich, eine einfache mathematische Beziehung herzustellen, die mir sagt, "verwendest du diesen Treibstoff und möchtest du diesen Schub, dann musst du die Brennkammer x cm lang und y cm im Durchmesser anfertigen!" ?
Wie wird der Treibstoff am besten eingespritzt? Mit zwei dünnen Strahlen, die sich treffen und gegensesitig zerstäuben, oder lieber mit einem Einspritzkopf, der die Treibstoffe in die Aerosolform bringt?
Ich freue mich über jede hilfreiche Antwort!
Trevize

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Beitrag 7634146 [Alter Beitrag22. Februar 2015 um 12:58]

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Hallo Peter,

die Antworten auf die meisten deiner Fragen findest du in deiner Vorlesungsmitschrift "Physikalische Chemie".

Alles Weitere findest du z.B. hier: https://www.risacher.org/rocket/

Wo wirst du denn die notwendigen Metall-Arbeiten durchführen?

Grüße,

Hagen

Geändert von Trevize am 22. Februar 2015 um 12:59

Peter87

Anzündhilfe

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Beitrag 7634149 [Alter Beitrag22. Februar 2015 um 15:57]

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Ein guter Freund hat die nötigen Räumlichkeiten und auch die Maschinerie um Metalle zu bearbeiten.
Neil

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Neil

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Beitrag 7634160 [Alter Beitrag23. Februar 2015 um 11:13]

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Hi,

das Problem der Kühlung kann man auch so angehen:
Je mehr Treibstoff der Motor verbraucht, desto größer wird er. Das Volumen steigt an, und damit auch die Oberfläche der Brennkammer. Die Wärme die man durch die Kühlung abführen muss geht einher mit der Fläche. Doppelte Fläche = doppelter Wärmestrom. Das Verhältnis von Volumen zur Oberfläche verändert sich aber mit zunehmender Größe. Die Fläshe steigt quadratisch an, das Volumen kubisch. Das bedeutet, das bei größer werdenen Motoren die Kühlung immer weniger zu tun hat.
Es kann also bei sehr kleinen Motoren in der Tat ein Problem werden.
Ein andere Punkt ist der Brennkammerdruck. Bei sehr hohen Drücken ist der Wärmefluß auch sehr hoch. Daher kann man für einen kleinen Motor eher einen niedrigen Druck wählen um den Wärmefluß klein zu halten.
An sich werden Wirkungsgrade mit der Größe immer besser. Ein großer Motor wirkt effektiver den Treibstoff verbrennen können als ein kleiner. Daher habe z.B. viele kleine Motoren eine eher längliche Brennkammer da hier dann der Treibstoff länger im Motor verweilt.

Wenn du nur einen sehr kleinen Motor bauen möchtest, empfehle ich als ersten Schritt einen massiven Motor zu bauen der passiv durch seine Masse kühlt. Den kann man nicht lange betreiben da er irgendwann zu warm wird. Ist aber ideal um die innere Geometrie zu bestimmen und das Zünden des Motors zu üben. Wenn beides dann optimiert ist, lohnt es den Motor auf eine aktive Kühlung umzurüsten. Hier würde ich für den Testbetrieb aber auch erst eine Wasserkühlung nehmen um längere Motorlaufzeiten zu bekommen. Durch die Wassermenge und der Tempereaturdifferenz von Zu- und Ablauf kannst du dann die Wärmemenge bestimmen die abgeüfhrt werden muss und damit ausrechnen ob das dein Treibstoff hin bekommt.

Viele Grüße

Neil

Die Erde ist eine Scheibe. Egal in welche Richtung sich die Menschheit bewegt, sie geht immer auf einen Abgrund zu.


Zaphod

Epoxy-Meister

Zaphod

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Beitrag 7634161 [Alter Beitrag23. Februar 2015 um 12:20]

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Wünsche Dir viel Erfolg und einen sehr langen Atem.

Gruß, Marco
Lschreyer

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Lschreyer

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Beitrag 7634163 [Alter Beitrag23. Februar 2015 um 22:50]

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Du brauchst den "Sutton": Rocket propulsion Elements. Gutes Buch, steht alles drin was es über Raketenantriebe gibt.

http://www.amazon.de/Rocket-Propulsion-Elements-George-Sutton/dp/0470080248

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Oliver Arend

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Oliver Arend

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Beitrag 7634169 [Alter Beitrag24. Februar 2015 um 09:39]

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Und wenn Du wissen möchtest, was Du unbedingt vermeiden solltest, "Ignition!" von John D. Clark. Sehr unterhaltsam!

Oliver
Lschreyer

Grand Master of Rocketry

Lschreyer

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Beitrag 7634173 [Alter Beitrag24. Februar 2015 um 16:23]

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Ja, haha, das Buch ist wirklich lesenswert!

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