קירור רגנרטיבי
 |
יש להשלים ערך זה: בערך זה חסר תוכן מהותי.
| |
| יש להשלים ערך זה: בערך זה חסר תוכן מהותי. |
בהקשר של תכנון מנועים רקטיים, קירור רגנרטיבי (באנגלית: Regenerative cooling) הוא שיטה לקירור תא הבעירה (כדי למנוע התחממות-יתר שלו) בה הדלק הרקטי עצמו משמש כנוזל קירור של תא הבעירה. בשיטה זו, הדלק הרקטי לא מתחיל לבעור כתוצאה מהחום שמוזרם אליו כיוון שהוא לא בא במגע עם המחמצן, שנמצא במיכל נפרד. הארכיטקטורה של מנוע מקורר רגנרטיבית בנויה בצורה כזאת שהדלק הרקטי מוזרם דרך צינורות מסביב לתא הבעירה או הנחיר כדי לקרר את המנוע. הדלק הרקטי המחומם מוזן לאחר מכן לגנרטור גז מיוחד או מוזרם ישירות לתא הבעירה לבעירה שם.
היסטוריה
קרל וילהלם סימנס הציג את קונספט הקירור הרגנרטיבי ב-1857. ב-10 במאי 1898, ג'יימס דוור השתמש בקירור רגנרטיבי והפך לראשון שהצליח לנזל באופן סטטי מימן. הקונספט של קירור רגנרטיבי הוזכר ב-1903 במאמר של קונסטנטין ציאולקובסקי. רוברט גודרד בנה את המנוע המקורר רגנרטיבית הראשון ב-1923, אך דחה את הסכמה כמורכבת מדי.
המנוע של הטיל V-2, שהיה החזק ביותר בזמנו עם דחף של 25 טונות (245kN), היה מקורר רגנרטיבית, בתכנון של וולטר תיל, בו קווי דלק היו מלופפים מסביב לחלק החיצוני של תא הבעירה. זה היה תכנון לא יעיל כיוון שהוא הצריך בעירה של אלכוהול מדולל בלחץ תאי נמוך כדי להימנע מהתכה של המנוע. מנוע טיל הרדסטון האמריקני נעזר באותו תכנון.
זרימת חום וטמפרטורה
זרימת החום דרך קיר תא הבעירה גבוהה מאוד; שטף חום של אינו בלתי שכיח.
כמות החום שיכולה לזרום לתוך נוזל הקירור נשלטת על ידי גורמים רבים, ביניהם הפרש הטמפרטורות בין תא הבעירה לנוזל הקירור, מקדם מעבר החום, המוליכות התרמית של קיר תא הבעירה, מהירות הזרימה בערוצי נוזל הקירור ומהירות הזרימה של הגז בתא הבעירה או הנחיר.
שתי שכבות גבול נוצרות: אחת בגז החם שבתא הבעירה והאחרת בנוזל הקירור שבצינורות.
באופן טיפוסי חלק הארי של הבדל הטמפרטורה בין פנים תא הבעירה ונוזל הקירור מרוכז בשכבת הגבול הגזית מכיוון שגזים הם באופן כללי מוליכי חום גרועים. שכבת הגבול הזאת יכולה להיהרס במהרה אודות לאי-יציבויות בבעירה בתא, וכשל בקיר התא יכול להתרחש מהר מאד לאחר מכן.
שכבת הגבול שבערוצי זרימת נוזל הקירור יכולה גם להיהרס אם נוזל הקירור הוא בלחץ תת-קריטי והשכבה רותחת; הגז שנוצר ברתיחת שכבת הגבול יוצר שכבה מבודדת שפוגעת בזרימת החום מתא הבעירה לנוזל הקירור, והטמפרטורה של הקיר מטפסת מהר מאוד. מרבית המנועים המודרניים נעזרים במשאבות-טורבו שמזרימות את נוזל הקירור בלחץ על-קריטי, מה שפותר את הבעיה הזאת.
שיקולים מכניים
