火箭發動機尾焰溫度那麼高,是不是代表它的熱效率並不高?

時間 2021-05-05 17:04:38

1樓:理工宅不住男

我估計您的意思是想把這個效率和汽車等的發動機熱效率相比。所以以下回答按此展開。

汽車發動機的熱效率是指燃燒燃料輸出機械能,機械能與燃料化學反應產生的熱能之比。由於摩擦、熱損失、排氣動能損失等,現在汽油機的效率最高達到40%多點。

火箭發動機也是通過燃燒燃料,並形成高壓高速排氣,並根據牛二定律產生反作用力,以此推力推動火箭前進。燃料內能一方面轉化為火箭的速度、勢能,另一方面轉化為排氣的動能。

不失一般性,火箭懸停不動時,火箭的動能、勢能不變,燃料內能全部轉化為排氣的動能並產生和火箭重量相等的推力。排氣速度為v,每秒燃燒燃料質量為m,則每秒燃料動量變化量即推力為mv,消耗的能量為mv/2。顯然,想要消耗量少的能量獲得相同的推力,就需要減小v同時增大m,也就是每秒消耗的燃料質量要增大。

顯然,這是不符合用最少的燃料推動最多的載荷的需求 。 為了達到上面的目的,就需要v越大越好,這就需要極高的排氣溫度,排氣的。高熱能和高動能共同造成了說每秒消耗的能量就要越多。

按照題主的意思,這樣效率就會下降了。但這是為了提高火箭的能力而不得已的辦法。

2樓:

其實火箭發動機的熱效率很高,只不過其輸出機械功率的方式是排氣的動能,而不是常見的軸功率,所以不那麼直觀。

可以簡單做個估算, 氫氧發動機,有效排氣速度4500m/s,液氫熱值140MJ/kg,氧氫混合比6:1。

由於氧氫燃燒化學計量比是8:1,因此每噴入燃燒室1kg液氫,只有3/4完全燃燒,放出105MJ的熱能,而排氣的質量為7kg,動能為70. 9MJ,熱效率67. 5%。

這個效率值相當高了。

3樓:

非專業人士瞎答:

加長尾噴管長度就可以,不過到一定長度熱效率提高就不明顯了,結構重量卻迅速增加,得不償失。現有結構已經是綜合考慮優化的結果

試圖逼近熱機效率的極限通常都代價巨大....

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