Чем сжиженный природный газ отличается от жидкого метана?

Итак, ULA и Blue Origin объявили, что разрабатывают ракетный двигатель LOX/LNG ( ссылка ). Насколько я понимаю, СПГ — это менее чистая форма метана (CH4). Это правильно? Почему они анонсируют двигатель на СПГ, а не на метан?

Ответы (3)

Теоретически сжиженный природный газ (СПГ) менее чист и может содержать меньшее количество высоконасыщенных углеводородов (алканов), таких как этан, пропан, бутан, а также азот, оксиды углерода и так далее.

На практике даже жидкое метановое топливо может смешиваться с другими соединениями намеренно для стабильности горения, производительности или для контроля температуры выхлопных газов, а незаполненные газы (азот или гелий), обеспечивающие давление пороха и предотвращающие выплескивание, могут смешиваться с ним в меньших количествах по дизайну .

С точки зрения производительности (удельный импульс) не должно быть большого преимущества в пользу жидкого метана. СПГ с его более высоким содержанием углеводородов вносит немного больше углерода в сгорание, поэтому температура выхлопных газов также может немного возрасти с увеличением количества продуктов сгорания углекислого газа, что требует небольшого дросселирования двигателя. Но поскольку ракеты обычно летают на богатой топливом смеси, а сжигание СПГ с большим содержанием топлива производит больше свободного водорода (именно так на самом деле производится большая его часть), технически вы также получите немного более высокую скорость продуктов выхлопа в качестве вторичного горения, поскольку продукты выхлопа смешиваются с атмосферным кислородом. Это должно уравновесить ситуацию, если вы планируете несколько более выраженную нестабильность горения СПГ.

Так что особой разницы нет, и, возможно, самая заметная из них заключается в том, что СПГ использует в своем названии слово « натуральный », что может привести к тому, что одни лишь выхлопы пройдут милю или две дальше во все более важной сфере связей с общественностью.


Изменить, чтобы добавить : это связано, поэтому я хотел добавить его в эту тему:

Во время пресс-конференции, на которой было объявлено о партнерстве United Launch Alliance (ULA) и Blue Origin в разработке BE-4 (Blue Engine 4), построенного в США преемника (но не замены 1:1) российского двигателя РД-180 , Джефф Безос ( предприниматель и основатель Blue Origin) и Тори Бруно (президент ULA) обсуждают некоторые детали анонсированного нового двигателя. Несколько выводов:

  • BE-4 будет использовать ступенчатый цикл горения с обогащением кислородом.
  • Использование сжиженного природного газа (СПГ) в качестве топлива и жидкого кислорода (LOX) в качестве окислителя
  • Ускорительный двигатель с тягой ~ 550 000 фунтов силы.
  • Конструкция с одним турбонасосом

Пока неясно, на каких транспортных средствах его планируется использовать, в ожидании дальнейшей проверки двигателя. Однако, вероятно, не слишком смело утверждать, что первое семейство ракет-носителей, на которых он будет использоваться, будет тем же самым, которое в настоящее время зависит от поставок и наличия двигателей РД-180 и транспортных средств, которые ULA использует для обеспечения гарантированного доступа к космос для ВВС США (USAF) и их программы Evolved Expendable Launch Vehicle (EELV) — так что Atlas V .

Учитывая тягу РД-180 в 860 568 фунтов силы (3,83 МН) с его конструкцией с двумя соплами, также, вероятно, будет справедливо предположить, что разгонные ступени БЕ-4 первоначально будут использовать два таких двигателя для общей тяги примерно 1 100 000 фунтов силы (на уровне моря). ) на новых рабочих лошадках EELV, доставляющих более тяжелые грузы на более высокие орбиты, и с одним двигателем для приложений с более легкими полезными нагрузками, возможно, в качестве преемника Delta II (более чем удвоенная тяга Rocketdyne RS-27A может упростить его зависимость от твердотопливных ракетных ускорителей).

Двигатели BE-4 не будут использоваться также на недавно анонсированном суборбитальном космическом корабле Blue Origin New Shepard . Он будет использовать двигатели BE-3 , работающие на жидком водороде / жидком кислороде (LH2 / LOX) .

Просто воспользуюсь моментом, чтобы оценить иронию в том, что у СПГ может быть лучшая реклама из-за слова «натуральный» в названии, несмотря на тот факт, что природный газ является ископаемым топливом...
"... может пройти милю или две дальше на одном только дыму во все более важной сфере связей с общественностью " :-) Теперь у него новое имя - "Новый Гленн"!

Сжиженный природный газ — это, прежде всего, CH4 (метан). Однако, поскольку он получен из природных источников, а не синтезирован, он содержит другие компоненты в небольших количествах.

Достаточно низко, чтобы электростанции, плите, сушилке или даже автомобильному двигателю, вероятно, было все равно.

Но ракетный двигатель гораздо более чувствителен, он использует ТОННЫ топлива в секунду, и все, что меньше чистоты, может стать реальной проблемой.

RP1 также в основном керосин. Но на самом деле RP1 — это просто улучшенная форма керосина, в которой сведены к минимуму другие нежелательные компоненты.

Технически CH4 или метан отличается от СПГ, но в просторечии СПГ становится дешевым и более доступным благодаря фрекингу и горизонтальному бурению, люди больше знают о СПГ.

Так что скорее всего это маркетинговое решение. LOX/LNG люди воспримут как дешевое топливо, тогда как метан CH4 выглядит дорого и экзотично. Но, разрабатывая для СПГ, они экономят на топливе, что в мире повторного использования может стать важным фактором. Интересно, что SpaceX со своим двигателем Raptor по-прежнему использует метан вместо СПГ.

Это чисто экономика. Цена играет ключевую роль в бизнесе космических запусков, и одним из наиболее важных компонентов цены запуска является топливо. Цена керосина составляет около 20 долларов США за миллион БТЕ, а СПГ можно купить в США примерно по 6 долларов США за миллион МВТЕ.

Еще до того, как фрекинг стал мейнстримом, считалось, что будущее за сжижением природного газа с месторождений, где трубопроводы были невозможны, и криогенной транспортировкой. В США и Японии был большой рынок, и Китай надеялся стать больше, чем оба в будущем. Экономика, казалось, существовала, поэтому по всему миру начали строить чрезвычайно дорогие заводы по сжижению. Затем на сцену вышел гидроразрыв, и цена на газ в США упала до минимума, и СПГ потерял свой крупнейший рынок. Это привело к снижению цен на СПГ. Значительная часть приемных терминалов СПГ в США находится на побережье Мексиканского залива, удобном для предполагаемых стартовых площадок обеих компаний. Итак, у вас есть много СПГ, который можно купить по конкурентоспособным ценам с уже существующей инфраструктурой доставки.

То, что у керосина действительно есть, — это плотность энергии, у керосина примерно на 50% больше энергии на единицу объема, чем у СПГ, поэтому вам нужны топливные баки большего размера с соответствующими штрафами за вес. Это означает, что вам нужно больше топлива, чтобы поднять больший вес. Однако более чем в 3 раза более высокая стоимость СПГ должна быть оправдана, иначе эти компании не будут его делать.

Это неправильно. SpaceX заявила, что тратит около 200 000 долларов на топливо для одного запуска. СПГ стоит около 1000 долларов за тонну, можно заправить даже Сатурн V (примерно 3000 тонн) за 3 миллиона. Это означает, что стоимость топлива находится в пределах 1% от общей стоимости запуска, что незначительно.
Я проголосовал за этот ответ, потому что a. это не отвечает на вопрос (разница между жидким метаном и КПГ) и б. утверждение, что КПГ слишком дорог, неверно, см. мой предыдущий комментарий.
В статье ниже Илон говорит: «Маск сказал, что топливо, используемое на Falcon 9, находится между 200 , 000 а н г 300 000». Это оборудование первой ступени, которое стоит около 75% стоимости ракеты. spacenews.com/…