От zero1975
К Ibuki
Дата 12.08.2023 14:15:47
Рубрики Армия; Стрелковое оружие; Локальные конфликты;

Вода кипит при 100 градусах. А 90 градусов - это прямой угол (с)

>>требуя остыва или долива холодненькой водички во избежание повреждения ствола из стали марки СХ (ака "сталь хреновая" согласно шутке пулеметчиков ВОВ)

>C чего это сталь должна повредиться от температуры кипения?

Если наружная поверхность ствола будет иметь температуру кипения (условные 100 градусов), то вода не закипит. Такой вот парадокс. Для кипения надо обеспечить тепловой поток, обеспечивающий это самое кипение. А для теплового потока нужна дельта - превышение температуры нагревателя над температурой кипения. Величина этой дельты определяется с одной стороны мощностью потока, а с другой - коэффициентом теплопередачи в кипящую воду. А этот коэффициент хитро зависит от той самой дельты - при перепаде 20-30 градусов он достигнет максимума (порядка 500 кВт/(м2*градус), а при перепаде в 100 градусов (т.е. температуре ствола 200 градусов) он упадет на два порядка - до примерно 2 кВт/(м2*градус) и дальше будет почти постоянным - это пленочное кипение.

Цифры эти, разумеется, очень грубые - на них влияет множество факторов, но давайте от них отталкиваться в первом приближении.

Величину теплоотвода возьмем из книги "Занимательная физика на войне" 1928 г.:
https://img.allzip.org/g/36/orig/8894868.jpg


https://img.allzip.org/g/36/orig/8894870.jpg


https://img.allzip.org/g/36/orig/8894872.jpg


Получаем 2 ккал. (~8400 кДж) на один выстрел. Т.е. при максимальной скорострельности 600 выстр/мин поток составит 84 кВт, при технической в 300 выстр/мин - 42 кВт.

Получаем при 300 выстр/мин установившийся тепловой режим со средней температурой ствола порядка 660 градусов. А вода кипит при 100 градусах, да.

P.S. За точность сильно не пинайте - я порядок цифр хотел показать.

P.P.S. Цифры, которые привел Alexeich (0.5 ккал на выстрел) - они странные, т.к. при таком потоке 4 литра воды в кожухе закипят после 800 выстрелов непрерывной очередью. А это не бьется с практикой (кипение на второй ленте).
От Alexeich
К zero1975 (12.08.2023 14:15:47)
Дата 12.08.2023 16:41:57

Re: Вода кипит...

>Если наружная поверхность ствола будет иметь температуру кипения (условные 100 градусов), ...

>Цифры эти, разумеется, очень грубые - на них влияет множество факторов, но давайте от них отталкиваться в первом приближении.

Я не писал о задаче "когда вода начнет кипеть" ("пленочное кипение" начинается после буквально нескольких выстрелов, НО, такое кипение не всегда переходит в испарение с поверхности по очевидной причине). Я решаю гораздо более грубую задачу о том, когда вода начнет условно бурно кипеть во всем объеме, когда уже воленс-ноленс кончай стрельбы, меняй воду или "пали ствол". Конечно, это очень грубое приближение, но КМК "интегрального решения" для прикидку "плюс-минус лапоть" достаточно.

>Получаем 2 ккал. (~8400 кДж) на один выстрел. Т.е. при максимальной скорострельности 600 выстр/мин поток составит 84 кВт, при технической в 300 выстр/мин - 42 кВт.

У Вас выходит что вся энергия * (1-КПД), КПД ок. 30%, уходит в нагрев ствола. Это очень много, на "унос горячими газами", нагрев пули и гильзы, зеркала затвора, работу механизмов ничего не остается.

>Получаем при 300 выстр/мин установившийся тепловой режим со средней температурой ствола порядка 660 градусов. А вода кипит при 100 градусах, да.

>P.S. За точность сильно не пинайте - я порядок цифр хотел показать.

>P.P.S. Цифры, которые привел Alexeich (0.5 ккал на выстрел) - они странные,

Они "из учебника", это теоретический теплотвод через поверхность ствола "Мосинки" на один выстрел (0.4 - 0.5 ккал), рассчитанные по феноменологической формуле. Можно погуглить, конечно, ибо по памяти, но "порядок верен".

> т.к. при таком потоке 4 литра воды в кожухе закипят после 800 выстрелов непрерывной очередью. А это не бьется с практикой (кипение на второй ленте).

Уточним, у меня было примерно "после 3 ленты" (375 ккал) что произойдет при равномерном нагреве с 10 до 100 градусов Цельсия (идеальная конвекция, отсутствие пресловутого "пленочного кипения", но, с другой стороны, отсутствие теплопотерь). И, напомню, речь идет о кипении при достижении температуры 100 градусов во всем объеме, т.е. когда "терпеть далее нету сил". Если стартовать с летних 25 градусов Цельсия, то Вам хватит 2 лент + 100 выстрелов.

В принципе я прикидывал примерный "верхний предел", т.к. все допущения работали в одну сторону, дабы проиллюстрировать тезис о том, что очень долго стрелять не плучится. 3 ленты и аллес даже при весьма оптимистических допущениях..
От zero1975
К Alexeich (12.08.2023 16:41:57)
Дата 12.08.2023 17:48:42

Re: Вода кипит...

>>Получаем 2 ккал. (~8400 кДж) на один выстрел. Т.е. при максимальной скорострельности 600 выстр/мин поток составит 84 кВт, при технической в 300 выстр/мин - 42 кВт.

>У Вас выходит что вся энергия * (1-КПД), КПД ок. 30%, уходит в нагрев ствола. Это очень много, на "унос горячими газами", нагрев пули и гильзы, зеркала затвора, работу механизмов ничего не остается.

Это не у меня. Это у Владимира Петровича Внукова. Ссылку я привел - ни отстаивать правильность приведенных им цифр, ни опровергать их я не могу. Предположу лишь, что указанный им нагрев воды за 200 выстрелов было очень легко проверить (подозреваю, что из него он и исходил при "назначении" теплоотвода в 2/3 полной энергии).


>>P.P.S. Цифры, которые привел Alexeich (0.5 ккал на выстрел) - они странные,

>Они "из учебника", это теоретический теплотвод через поверхность ствола "Мосинки" на один выстрел (0.4 - 0.5 ккал), рассчитанные по феноменологической формуле. Можно погуглить, конечно, ибо по памяти, но "порядок верен".

>> т.к. при таком потоке 4 литра воды в кожухе закипят после 800 выстрелов непрерывной очередью. А это не бьется с практикой (кипение на второй ленте).

>Уточним, у меня было примерно "после 3 ленты" (375 ккал) что произойдет при равномерном нагреве с 10 до 100 градусов Цельсия (идеальная конвекция, отсутствие пресловутого "пленочного кипения", но, с другой стороны, отсутствие теплопотерь). И, напомню, речь идет о кипении при достижении температуры 100 градусов во всем объеме, т.е. когда "терпеть далее нету сил". Если стартовать с летних 25 градусов Цельсия, то Вам хватит 2 лент + 100 выстрелов.

Я встречал утверждение со слов ветерана, что Максим кипел после 1,5 лент.
Правда или нет - не знаю. Но предположу, что если бы он кипел после трех лент подряд - с конденсаторами не заморачивались бы.
От Alexeich
К zero1975 (12.08.2023 17:48:42)
Дата 12.08.2023 20:03:18

Re: Вода кипит...

>Это не у меня. Это у Владимира Петровича Внукова. Ссылку я привел - ни отстаивать правильность приведенных им цифр, ни опровергать их я не могу. Предположу лишь, что указанный им нагрев воды за 200 выстрелов было очень легко проверить (подозреваю, что из него он и исходил при "назначении" теплоотвода в 2/3 полной энергии).

Странновато, ибо теплоотвод все же идет в знач степени "уносом газов", этим ну никак пренебрегать нельзя. Ну да специалисту виднее.

>Я встречал утверждение со слов ветерана, что Максим кипел после 1,5 лент.
>Правда или нет - не знаю.

Так многое от начальных условий зависит. В летнюю жару у Вас температура воды в кожухе изначально может быть градусов 40, ну и "начал кипеть" и "кипение по объему", когда пулемет превращается в "самовар", как я уже писал - вещи разные.
От zero1975
К Alexeich (12.08.2023 20:03:18)
Дата 12.08.2023 23:33:39

Re: Вода кипит...

>>Я встречал утверждение со слов ветерана, что Максим кипел после 1,5 лент.
>>Правда или нет - не знаю.

>Так многое от начальных условий зависит. В летнюю жару у Вас температура воды в кожухе изначально может быть градусов 40, ну и "начал кипеть" и "кипение по объему", когда пулемет превращается в "самовар", как я уже писал - вещи разные.

Я могу ошибаться, но по-моему, "начал кипеть" пользователь просто не заметит.

Вот тут видео, показывающее этот кипятильник в работе:
https://www.youtube.com/watch?v=oKHdsdj-EZA
Три ленты по 250 патронов из британского Виккерса. Конденсатор с термосифоном в наличии, но хорошо видно, как из кожуха валит пар. Причем закипела вода на середине первой ленты (видимо, нагрета уже была).

А вот тут где-то с 14:30 видно, как это выглядит без конденсаторов:
https://www.youtube.com/watch?v=lARgVokqQ48
Кстати, комментатор здесь на 11:30 говорит, что пулемет закипит после 600 выстрелов при стрельбе очередями по 25 выстрелов с перерывами по 8 секунд между очередями (т.е., при скорострельности 1/4 от максимальной).