Kysymys:
Mikä on Ortho / para-ongelma LH2: lla polttoaineena?
uhoh
2016-07-28 15:57:36 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Muistan lukeneen jossain, että katalysaattoria käytettiin orto- ja para-vedyn suhteen muuttamiseen ennen kuin se ladattiin rakettina LH2-ponneaineena.

Mikä tämä tarkalleen on ja miksi se on tarpeen? Olen lukenut tämän kappaleen Hydrogen Fundamentals -sivustolta tällä vetyturvallisuussivustolla, mutta en edelleenkään ymmärrä täysin vaikutuksia rakettien polttoaineelle.

Nestemäinen vety (LH2 ) on etuna äärimmäinen puhtaus ja taloudellisempi varastointityyppi, kuitenkin huomattavan energiankulutuksen kustannuksella, joka on noin kolmasosa sen polttolämmöstä. Toinen haittapuoli on väistämätön kiehumishäviö, joka on tyypillistä säiliön kylmän lämpötilan ylläpitämiseksi. Haihtumisnopeus paranee jopa, kun orto-vetyä varastoidaan. Orto-para-muunnoksen aikana vapautunut lämpö 20 K: n lämpötilassa on valtava, 670 kJ / kg verrattuna latentin höyrystyslämmön arvoon 446 kJ / kg samassa lämpötilassa. Tämä edustaa turvallisuuskysymystä, joka vaatii vetysilmukan suunnittelun, joka pystyy poistamaan muunnoslämmön turvallisella tavalla.

üks vastaus:
Organic Marble
2016-07-28 17:06:45 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Ongelmana on, että siirtyminen tuottaa tarpeeksi energiaa LH2: n kiehumiseksi. Kuten vanhassa sci.space.history -ryhmässä on selitetty:

Gory-kvanttimekaanisten yksityiskohtien ohittaminen ... vetymolekyylissä on kaksi energiatilaa, orto ja para. Huoneen lämpötilassa vety on noin 3/4 orto. Nestemäisissä vetylämpötiloissa vakaa tila on melkein kaikki para. Mutta orto-para-muunnos on hidasta, joten jos vain nesteytät vetyä, saat vielä 3/4 ortoa, ja se muuntaa itsensä hitaasti para-muotoon. Tämä on pulaa, koska orto-para-siirtymä vapauttaa vaatimattoman määrän energiaa, eikä nestemäisen vedyn kiehuminen vaadi paljon energiaa. Itse asiassa siirtyminen kiehuu kaikki neste.

Korjaus on löytää katalysaattori, joka nopeuttaa siirtymistä, ja laittaa osa vedynestimeen, joten siirtymä tapahtuu, kun nesteytin imee lämpöä vedystä joka tapauksessa. Tämä on nyt melko rutiinia.

Ominaisuuksien ero näiden kahden välillä on melko pieni; jotkut lämpöominaisuudet ovat hieman erilaiset, kuten muistan.

Oletan, että ortovetyllä pitäisi olla hyvin vähän suurempi Isp kuin para-vedyllä, mutta ero on pieni ja käsittely- ja varastointivaikeudet ovat suuret. .

Tämä ongelma on onneksi melkein ainutlaatuinen vedylle. Vety ja helium, ja jossain määrin neon, osoittavat käyttäytymisessään omituisuuksia, jotka ovat kvanttimekaniikan näkyviä vaikutuksia - niistä puhutaan joskus "kvanttikaasuina". (Tämä vaikuttaa joihinkin nestemäisen vedyn erityispiirteisiin, kuten sen erittäin matalaan kiehumispisteeseen ja sen hyvin pieneen tiheyteen.) Vety on ainoa kolmesta, jolla on molekyylejä, joissa on enemmän kuin yksi atomi, ja siten ainoa, jolla on orto-para-ero.

Käytännössä tämä tarkoittaa

Tämän hitaan muutoksen seurauksena termisesti eristetty nestemäistä vetyä sisältävä säiliö, joka on valmistettu ilman konversiota para-muotoon, menettää noin yhden prosentin tilavuudestaan ​​ensimmäisen varastointipäivän aikana. > (tämä on alla olevasta linkistä)

On käytetty useita katalyyttejä: kromioksidi, paramagneettinen rautaoksidi, vesipitoinen mangaanioksidi. Lisätietoja täältä.

Se on hieno kuvaus, kiitos! Se on sisäinen vapauden aste, joka voi pitää lämpöä ja vapauttaa sen myöhemmin. Tästä kuulostaa siltä, ​​että teet muunnoksen osana jäähtymisprosessia ja sitten se on valmis, mutta ajattelin muistaa jotain, joka liittyy sen tekemiseen uudelleen juuri ennen - tai osana - LH2: n lataamista säiliöön ennen tuoda markkinoille. Olenko väärässä?
Uskon, että sukkulan reikäni se toimitettiin tyynyyn para- ja pysyi sillä tavalla ilman jatkokäsittelyä. Kuulostaa siltä, ​​että tavaramäärien pitäminen ympäröivässä orto / para-tilassa olisi ainakin epätaloudellista. Mutta muut ajoneuvot ovat saattaneet toimia toisin.
Huomaa: on orto / para-heliumia, mutta spin-kohdistukset ovat kahden elektronin suuntaisia ​​H2: n spatiaalisesti erotettujen protonien sijasta.


ⓘ
Tämä Q & A käännettiin automaattisesti englanniksi.Alkuperäinen sisältö on saatavilla stackexchange-palvelussa, jota kiitämme cc by-sa 3.0-lisenssistä, jolla sitä jaetaan.
Loading...