В приведенной табличке явно чего-то не хватает. Нет расходников для поглотителя углекислоты, например.
Насколько я понимаю, регенерацию воды можно организовать более простыми и отработанными средствами, если поставить задачу "сделать так чтобы замкнутая система водоснабжения с гарантированным временем автономной работы 500 суток весила менее 10 тонн на человека".
А ражи трех тонн кислорода дергаться не стоило бы, если бы к трем тоннам кислорода не требовалось добавить 30 тонн поглотителей углекислоты.
Посчитал немного. Получается, что если ВЕСЬ потребный кислород брать в форме надпероксида натрия, то надо его всего тонну на человека. Так что надо решать в первую очередь проблему регенерации воды с минимальным расходом массы, энергии и кислорода, а потом уже браться за фотосинтез.
Впрочем, есть вариант, когда 60 тонн воды на экспедицию из 6 человек - это нормально. Это вариант, когда эта вода берется не только для бытовых нужд, но и как рабочее тело для ЯРД. В ЯРД-то можно сколь угодно загрязненную воду лить, все равно испарит.
Ну, "например нагревом", т.е. дистилляцией, и воду можно регенерировать. Вопрос в том, сколько у нас в распоряжении энергии. Поскольку в космическом корабле ее будет дефицит, даже если туда ядерный реактор воткнуть - потребуется большая площадь холодильника.
Приличный теплообменник на встречных потоках довольно сильно снизит ваше представление о необходимой энергии (впрочем вот говорят что гидрокарбонат калия отдаёт CO2 даже просто при пониженном давлении). Регенерировать дистилляцией несколько литров воды в сутки на рыло - я вас умоляю, какая там "большая площадь холодильника" по сравнению с десятком тонн/рыло на год полёта без регенерации.
"Несколько литров" это примерно два ведра на рыло, согласно приведенной табличке. То есть 120 литров на 6 человек. Допустим у нас есть идеальный теплообменник на встречных потоках, нагревающий воду до температуры кипения за счет тепла отходящего газа. Остатется только скрытая теплота преобразования, 2.25 Мдж/кг. 250МДж в сутки, переводя в более привычные едниницы измерения - 70 Квт*ч в сутки. Примерно трехкиловаттный тен нужен только на дистилятор, без учета циркуляционных насосов и прочей фигни.
Учитывая, что мощность РИТЭГа Curiosity примерно на порядок меньше...
Судя по тому, что большая часть промышленных опреснителей воды в наше время работает на обратом осмосе, а не на дистилляции, не очень там хорошо получается с теплообменом.
Ну в общем, будет очень интересно увидеть пруфлинк на опреснительную установку на принципе дистилляции с производительностью более 120л/сут и энергопотреблением менее 3КВт.
Судя по тому, что большая часть промышленных опреснителей воды не летает выше уровня мирового океана, ваше умозаключение несколько не в тему. :)
Для начала я бы хотел увидеть ваши рассчёты массы воды, потребной для полугодового автономного полёта из рассчёта 120 л/с и сравнение полученного числа с массой ритэга куриозити.
Электрические системы Vcd (англ. «Vapor Compression Distillation» - «парокомпрессионная перегонка») в принципе сходны с системами Med (англ. «Multi-Effect Distillation» - «дистилляция многоэффектного действия»), о которых мы рассказывали ранее. Их главное отличие в том, что пар, получаемый при перегонке рассола, не конденсируется отдельной системой. При наличии схемы Vcd компрессор низкого давления (практически это вентилятор высокого давления) возвращает пар в тот же испаритель, который изначально обеспечивает процесс
( ... )
Ну 8КВт*ч на тонну это уже неплохо. При наших потребностях примерно КВт*ч в в сутки получается. Правда, интересный вопрос, а как эти установки справляются с загрязнениями, более легкокипящими, чем вода, например с аммиаком, который в человеческих выделениях присутствует.
С другой стороны, когда у нас есть море соленой воды под боком, мы можем себе позволить примерно половину воды сбрасывать обратно в виде рассола. В замкнутом цикле водоснабжения с этим будет заметно хуже, и скорее всего необходимость возвращать в оборот 99% воды (чтобы возить не 60 тонн, а только 600 кг запаса) приведет к заметному росту энергозатрат.
Но в общем, дистилляционная установка водоочистки плюс 1.2 тонны надпероксида натрия (который, пожалуй, удобнее в транспортировке чем 0.6 тонны жидкого кислорода) позволят обойтись без замкнутой СЖО на базе водорослей.
С легкокипящими фракциями вполне могут справлятся например ректификационные колонки.
> когда у нас есть море соленой воды под боком, мы можем себе позволить примерно половину воды сбрасывать обратно в виде рассола
У обратного осмоса примерно те же проблемы - чем гуще рассол, тем выше давление. Ну и вообще емнип осмос "раскладывается на пальцах" через парциальное давление пара над поверхностью, так что где-то в глубине души это устройства одного типа с дистилляторами. :)
С другой стороны, у промустановки в примере даже не вакуум, а незначительная разряженность атмосферы. В отличие от неё у космического корабля за бортом вместо моря солёной воды море вполне качественного вакуума и из этого обстоятельства наверняка можно что-нибудь выжать. :)
Насчет моря качественного вакуума - это интересная мысль. Можно попробовать что-то придумать. Проблема в том, что единственный способ использовать этот вакуум - это что-то туда выбросить (испарить). А наша задача как раз заключается в том, чтобы минимизировать потери массы.
Я бы скорее подумал над системой в которой большая часть запасов воды хранится в цистерне для сточных вод, а очищается только минимально необходимое количество. Это контринтуитивно, это противоречит почти всей практике водоснабжения человечества, но это позволяет минимизировать концентрацию загрязнителей в очищаемой воде.
Испарять же можно и в замкнутом объёме, расширяя его без необходимости преодолевать атмосферное давление (работа не волк, а произведение силы на расстояние, евпочя). Расширять более чем в сотню раз очевидно нет смысла, нам же не радиолампы делать, так что рабочий объём будет относительно небольшим. :)
Насколько я понимаю, регенерацию воды можно организовать более простыми и отработанными средствами, если поставить задачу "сделать так чтобы замкнутая система водоснабжения с гарантированным временем автономной работы 500 суток весила менее 10 тонн на человека".
А ражи трех тонн кислорода дергаться не стоило бы, если бы к трем тоннам кислорода не требовалось добавить 30 тонн поглотителей углекислоты.
Reply
Впрочем, есть вариант, когда 60 тонн воды на экспедицию из 6 человек - это нормально. Это вариант, когда эта вода берется не только для бытовых нужд, но и как рабочее тело для ЯРД. В ЯРД-то можно сколь угодно загрязненную воду лить, все равно испарит.
Reply
Reply
Reply
Reply
То есть 120 литров на 6 человек. Допустим у нас есть идеальный теплообменник на встречных потоках, нагревающий воду до температуры кипения за счет тепла отходящего газа. Остатется только скрытая теплота преобразования, 2.25 Мдж/кг. 250МДж в сутки, переводя в более привычные едниницы измерения - 70 Квт*ч в сутки. Примерно трехкиловаттный тен нужен только на дистилятор, без учета циркуляционных насосов и прочей фигни.
Учитывая, что мощность РИТЭГа Curiosity примерно на порядок меньше...
Reply
Reply
Ну в общем, будет очень интересно увидеть пруфлинк на опреснительную установку на принципе дистилляции с производительностью более 120л/сут и энергопотреблением менее 3КВт.
Reply
Для начала я бы хотел увидеть ваши рассчёты массы воды, потребной для полугодового автономного полёта из рассчёта 120 л/с и сравнение полученного числа с массой ритэга куриозити.
Reply
Электрические системы Vcd (англ. «Vapor Compression Distillation» - «парокомпрессионная перегонка») в принципе сходны с системами Med (англ. «Multi-Effect Distillation» - «дистилляция многоэффектного действия»), о которых мы рассказывали ранее. Их главное отличие в том, что пар, получаемый при перегонке рассола, не конденсируется отдельной системой. При наличии схемы Vcd компрессор низкого давления (практически это вентилятор высокого давления) возвращает пар в тот же испаритель, который изначально обеспечивает процесс ( ... )
Reply
С другой стороны, когда у нас есть море соленой воды под боком, мы можем себе позволить примерно половину воды сбрасывать обратно в виде рассола. В замкнутом цикле водоснабжения с этим будет заметно хуже, и скорее всего необходимость возвращать в оборот 99% воды (чтобы возить не 60 тонн, а только 600 кг запаса) приведет к заметному росту энергозатрат.
Но в общем, дистилляционная установка водоочистки плюс 1.2 тонны надпероксида натрия (который, пожалуй, удобнее в транспортировке чем 0.6 тонны жидкого кислорода) позволят обойтись без замкнутой СЖО на базе водорослей.
Reply
> когда у нас есть море соленой воды под боком, мы можем себе позволить примерно половину воды сбрасывать обратно в виде рассола
У обратного осмоса примерно те же проблемы - чем гуще рассол, тем выше давление. Ну и вообще емнип осмос "раскладывается на пальцах" через парциальное давление пара над поверхностью, так что где-то в глубине души это устройства одного типа с дистилляторами. :)
С другой стороны, у промустановки в примере даже не вакуум, а незначительная разряженность атмосферы. В отличие от неё у космического корабля за бортом вместо моря солёной воды море вполне качественного вакуума и из этого обстоятельства наверняка можно что-нибудь выжать. :)
Reply
Я бы скорее подумал над системой в которой большая часть запасов воды хранится в цистерне для сточных вод, а очищается только минимально необходимое количество. Это контринтуитивно, это противоречит почти всей практике водоснабжения человечества, но это позволяет минимизировать концентрацию загрязнителей в очищаемой воде.
Reply
Reply
И этот бак можно очень хорошо нагреть на солнце! А водяные пары - в конденсатор!
Reply
Тепловая мощность ритэга куриозити - примерно 2квт, если википедия не врёт. Так что порядок там не меньший, а тот самый. :)
Reply
Leave a comment