Efectos de los compuestos en el metano licuado sobre el funcionamiento del motor de cohete
Autores: van Schyndel, Jan; Goos, Elke; Naumann, Clemens; Hardi, Justin S.; Oschwald, Michael
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2022
Acceso abierto
Artículo científico
2022
Efectos de los compuestos en el metano licuado sobre el funcionamiento del motor de cohete
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Aeroespacial
Palabras clave
Metano
Combustible de cohetes
Gas natural licuado
Impurezas
Procesos de combustión
Motor de cohete de metanol y oxígeno
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 36
Citaciones: Sin citaciones
El metano (CH) es un combustible de cohete prometedor para varios escenarios de misiones espaciales futuras. Tiene ventajas en términos de costo, rendimiento y amigabilidad con el medio ambiente. Actualmente, no hay una definición clara sobre estándares y especificaciones para el metano licuado o líquidos similares como el gas natural licuado (GNL) para su uso como combustible de cohete. Sin embargo, esas regulaciones son necesarias para la operación comercial, segura y adecuada de los motores de cohete de metano. La composición y las impurezas de las mezclas de gas metano licuado obtenidas de fuentes de gas natural o biogénicas dependen de la ubicación de la fuente de gas natural (Europa, Asia o América), su método de extracción y tratamiento, los métodos de limpieza utilizados o las condiciones del proceso de gasificación, y las fuentes de biomasa. En el presente trabajo, se analizan los efectos de las impurezas (N, CO, CH) dentro del gas natural licuado/metano líquido sobre el comportamiento de operación del motor de cohete de metanol. En cuanto al lado criogénico frío, se discuten los diagramas de fases y se esbozan las temperaturas críticas para el lado del combustible. Se identifica el dióxido de carbono como un contaminante bastante problemático. Los procesos de combustión se investigan con varias simulaciones numéricas (CFD 1D y 2D). Los resultados indican una influencia menor en la temperatura de combustión general y una influencia menor pero potencialmente relevante en la presión dentro de la cámara de combustión. Además, los resultados indican que, con respecto a la temperatura y la presión, no se requiere una química compleja de nitrógeno NOx.
Descripción
El metano (CH) es un combustible de cohete prometedor para varios escenarios de misiones espaciales futuras. Tiene ventajas en términos de costo, rendimiento y amigabilidad con el medio ambiente. Actualmente, no hay una definición clara sobre estándares y especificaciones para el metano licuado o líquidos similares como el gas natural licuado (GNL) para su uso como combustible de cohete. Sin embargo, esas regulaciones son necesarias para la operación comercial, segura y adecuada de los motores de cohete de metano. La composición y las impurezas de las mezclas de gas metano licuado obtenidas de fuentes de gas natural o biogénicas dependen de la ubicación de la fuente de gas natural (Europa, Asia o América), su método de extracción y tratamiento, los métodos de limpieza utilizados o las condiciones del proceso de gasificación, y las fuentes de biomasa. En el presente trabajo, se analizan los efectos de las impurezas (N, CO, CH) dentro del gas natural licuado/metano líquido sobre el comportamiento de operación del motor de cohete de metanol. En cuanto al lado criogénico frío, se discuten los diagramas de fases y se esbozan las temperaturas críticas para el lado del combustible. Se identifica el dióxido de carbono como un contaminante bastante problemático. Los procesos de combustión se investigan con varias simulaciones numéricas (CFD 1D y 2D). Los resultados indican una influencia menor en la temperatura de combustión general y una influencia menor pero potencialmente relevante en la presión dentro de la cámara de combustión. Además, los resultados indican que, con respecto a la temperatura y la presión, no se requiere una química compleja de nitrógeno NOx.