Der Druck in der Brennkammer/Düse einer Rakete?
Der Gasdruck ist in der Brennkammer ja am höchsten und nimmt mit der Temperatur ja stetig ab, während die Geschwindigkeit der Gase steigt. Müsste der Druck nicht aber am Düsenhals noch einmal wieder sehr hoch sein, da es dort sehr eng ist? Auf dieser Abbildung nämlich sinkt der Druck auch im Düsenhals einfach weiter..
4 Antworten
Da muss man zwischen einer Blende und einer Düse unterscheiden. Bei einer Blende würde das Gas aufgestaut und der Druck würde steigen.
Eine Düse ist dagegen so geformt, dass kein Staueffekt auftritt und stattdessen die Geschwindigkeit des Gases erhöht wird. Dadurch tritt der Bernoulli-Effekt auf.
Nach dem Energieerhaltungssatz muss die Gesamtenergie des Gases gleich bleiben. Bei der Beschleunigung in der Düse nimmt die kinetische Energie zu, daher muss die Druckenergie (hier eine besondere Form der potentiellen Energie) abnehmen. Die Druckenergie nimmt ab, wenn der Druck abnimmt.
Bei einer Blende, wenn das Gas aufgestaut wird, nimmt die kinetische Energie ab, also muss die Druckenergie zunehmen.
Es gilt ganz allgemein: Je enger ein Strömungskanal, desto größer ist die Strömungsgeschwindigkeit und desto kleiner ist der Druck.
Zum Vergleich: An Straßenverkehrsengpässen ist die Fahrzeug-geschwindigkeit am größten, weil da pro Zeiteinheit und Fahrspur am meisten Fahrzeuge durch müssen. Verkehrsstau bis zum Stillstand lässt sich als Druck übersetzen.
Laut dem Bernoulligesetz muss der Druck in der Düse absinken weil die Verbrennungsgase beschleunigen. Es wird also Druck in Bewegungsenergie umgesetzt. Der Druck muss folglich abfallen.
Je schneller das Gas strömt um so geringer ist der statische Druck. Der Venturi-Effekt. https://de.wikipedia.org/wiki/Str%C3%B6mung_nach_Bernoulli_und_Venturi#Venturi-Effekt
Kann man das als eine Art "Sog" sehen?