fszrtkvltzttni#38
Nem azt mondom, hogy ez a probléma valós, de szerintem okozhat problémát, főleg amikor skálázni akarod a rendszer teljesítményét.
A hűtés teljesítményét a Stefan–Boltzmann-törvény alapján egyértelműen meghatározza a rendszer hőmérséklete és a felület mérete.
Egy 1m élhosszú 300K-es kocka ha jól számolom 2,8 kW hősugárzást bocsát ki.
Ha ennél több hő keletkezik, akkor elkezd melegedni, míg a hősugárzás teljesítménye el nem éri a hőtermelését. Természetesen segít, hogy 600K-en már ~45 kW a kisugárzott energia, és így tovább a hőmérséklet negyedik hatványával, tehát nem fog nagyon túlhevülni.
Fontos megjegyezni, hogy bármilyen elérhető energiaforrást is használjunk, az energia nagyobb része hőként fog megjelenni. (RTG, a legjobb 30%-os hatásfokú, ionhajtómű Crane szerint kb. 60%, összesen 18% meghajtásra, a maradék 82% hő.) Azt is fontos megjegyezni, hogy a hőerőgépek maximális hatásfoka romlik ha növeled a hőmérsékletet. Ez az összes jelenleg ismert erőműre igaz.
A fenti kockánál, ha nem akarod átlépni a 300 K-t a hajtómű teljesítménye csak 0,6 kW-os lehet. Ha felmelegedhet 600K-re akkor első közelítésben lehetne ~10 kW-os a hajtómű teljesítménye, de a magasabb hőmérséklet miatt az energiatermelés hatásfoka csökken. (Egy hőerőmű melegebb oldalának a hőmérsékletének van egy maximuma, a hidegebb oldal az ami változhat. Ha duplájára emeled a hidegebb oldal hőmérsékletét, akkor a maximális hatékonyság mellett keletkező hulladékhő megduplázódik. Ha eleve nem volt maximális, akkor a hulladékhő kevésbé fog megemelkedni, de a változás akkor is jelentős.) Második közelítésre tehát ~5 kW-os hajtómű teljesítményt tudunk elérni. 600K-en viszont már lesznek olyan alkatrészek, pl. elektronika, amit aktívan hűteni kell, ami tovább csökkenti a hatékonyságot. A teljesítmény növelésének ezért lesz egy korlátja fix geometriánál.
Most növeljük meg a kocka méretét. Legyen 2m-es élhosszúság, és növeljünk meg mindent arányosan. A rendszer tömege x8, tehát azonos gyorsuláshoz a hajtómű teljesítményét is x8-ni kell. A hőleadás viszont csak x4-es lesz, ezért az eredeti 300K-nél valamivel magasabb (kb. x1,2-es) hőmérséklet szükséges ahhoz, hogy elegendő hőt tudjon szétsugározni. Csak a rendszer méretének a növelésével hűtési problémákba ütközhetünk, ami nem meglepő, mert ez mindenhol így van.
Mit lehet tenni ellene? Az ilyen problémákra találták ki a hűtőbordákat. A hűtőbordák viszont a világűrbe nem fognak működni, mert amit az egyik borda kisugároz a másik felé azt a másik elnyeli. Egy tömör kocka és egy ugyanakkora hűtőborda ugyanúgy fog hűlni a világűrbe. Annyit lehet tenni, hogy megváltoztatják a geometriát, tehát 1m-es kocka helyett pl. 0,25x2x2m-es, vagy 0,5x0,5x4m-es hasáb alakú lesz. Ezzel az eredeti 6 m^2-ről 10 m^2 illetve 8,5 m^2-re nő a felület, és ezzel együtt durván 1.5x-re a hőleadás teljesítménye. Tehát a geometria jelentős változtatásával is csak korlátozott mértékben lehet megnövelni a hőleadás teljesítményét. Más lehetőség a hűtés növelésére viszont nincs.
A hűtés szerintem igenis lehet olyan probléma ami a teljesítmény és méret növelését problémássá teszi.