Удельный расход топлива

С_уд = , где С - полный расход топлива за 1 час работы двигателя, необходимый для создания тяги P кг.

Так как P = P_уд G. а С =G∙360. то

C_уд = = кг/час кг

2.Основные законы и уравнения термодинамики для сверхзвукового сопла.

Массовый расход газа при одномерном течении в сечении перпендикулярном направлению скорости потока, выразится как

m = ρfw или для потока массовый секундный расход газа (уравнение закона сохранения массы) будет

ρfw = const (3)

для жидкости fw = const (3 а)

Уравнение закона сохранения энергии газового потока в простейшем случае адиабатического одномерного течения химически активного реагирующего газа без трения о стенки по закону сохранения энергии Е = соnst между сечениями Ι и ΙΙ имеет вид

с_υT +Apυ + U_хим +А = Е = const. (4), где

с_υT –внутренняя тепловая энергия,

U_хим - химическая энергия,

-кинетическая энергия направленного движения потока,

pυ -потенциальная энергия давления

υ (м²/кг)-удельный объём газа для уравнения состояния Pυ = RT, где

- значение универсальной газовой постоянной,относящейся к одному килограмм*молю любого газа, выраженное в кг*м на 1⁰С

- кажущийся молекулярный вес смеси (μ_i -молекулярный вес газа составляющего смесь, r_i -объёмная доля, выражающаяся через отношение парциального давления p_i данного газа к общему давлению , при котором находится смесь)

r_i = (5)

Тогда кажущийся молекулярный вес смеси выражается через давления в виде:

(6) (Для одного газа )

Теплосодержание и внутренняя энергия связаны между содой равенством

I =U + Ap υ = U+ART =с_vT + ART = c_pT а показатель адиабаты k = =1 +

(и с_p = ; c_v = )

Теплоёмкость смесей газов = , или, используя (5), получим

( ккал/кг⁰С = с_v /грамм*моль ⁰С (7)

2.3. Расчёт и проектирование камеры.

2.3.1. Термодинамический расчёт

Целью термодинамического и газодинамического расчётов является определение условий преобразования энергии, и расчёт изменения параметров рабочего тела. Эта задача является весьма сложной, так как в качестве рабочего тела приходится иметь дело с продуктами сгораниями, в которых во время движения по трактам при высокой температуре непрерывно протекают различные химические, реакции, изменяются состав и свойства рабочего тела, поэтому возникает задача определения термодинамических свойств регулирующих веществ.

Термодинамический анализ осложняется ещё и тем, что движение рабочих тел происходит при больших скоростях, при которых время прерывания продуктов реакции в К.С. и в сопле становится небольшим и измеряется тысячными долями секунды, в связи с чем могут не установиться равновесные состояния между термодинамическими параметрами и составом рабочего тела.

При расчёте делаются допущения:

1) полное смешение компонентов,

2) отсутствие отдачи тепла в стенку сопла,

3) изобарический процесс горения,

4) химическая и энергетическая равновесность П.С. на выходе из К.С.

Температура и состав П.С. найденные при этих допущениях являются теоретическими.

2.3.1.1. Исходные данные для термодинамического расчёта.

Для термодинамического расчёта исходным является элементарный состав топлива.

1) Массовая доля отдельного элемента находится по формуле:

, (2.4)

где: - молекулярная масса элемента;

- число атомов элемента в молекуле;

- молекулярная масса всего вещества.

2) Соотношение компонентов

Мольное стехиометрическое соотношение компонентов топлива – наименьшее число молей окислителя, необходимое для полного окисления одного моля горючего.

(2.5)

Массовое стехиометрическое соотношение:

, (2.6)

где: и - молекулярные массы окислителя и горючего.

Действительное соотношение компонентов отличается от стехиометрического и оценивается коэффициентом избытка окислителя

, (2.7)

3) Плотность топлива

Это расчётная величина, равная суммарной массе топлива, делённой на объём, при заданных соотношениях компонентов.

4) Энтальпия топлива

Суммарное содержание энергии в топливе определяется общей энтальпией:

, (2.8)

где: - физическая энтальпия, т.е. то количество теплоты, которое затрачивается на нагревание данного вещества от до температуры , при которой она используется в двигателе.

- химическая энергия - тепловой эффект реакции образования данного вещества.

5) Состав П.С.

Состав П.С. определяется исходным составом топлива и зависит от температуры и давления, а также от полноты сгорания.

Доля данного топлива исходными элементами являются:

Термодинамический расчёт включает уравнения четырёх видов:

1) уравнение топливного баланса,

2) уравнение материального баланса,

3) уравнение химического равновесия при искомой ,

4) уравнение баланса парциальных давлений.

Дата добавления: 2015-07-14