- •Тепловой расчёт, определение параметров и оценка прочности камеры сгорания жидкостных ракетных двигателей методические указания
- •160700.65 «Проектирование авиационных и ракетных двигателей»
- •1. Цикл жрд
- •1.2 Удельный расход топлива
- •2.Основные законы и уравнения термодинамики для сверхзвукового сопла.
- •2. Расчёт и проектирование камеры.
- •2.1 Термодинамический расчёт
- •2.2 Исходные данные для термодинамического расчёта.
- •2.3 Уравнение теплового баланса.
- •2.4 Уравнение материального баланса.
- •2.5 Уравнение баланса парциальных давлений.
- •2.6 Уравнение химического равновесия.
- •2.8 Определение коэффициентов потерь.
- •2.9. Расчёт основных параметров камеры.
- •Равновесный состав п.С. В к.С. И на срезе сопла.
- •Парциальные давления п.С. В к.С. И на срезе сопла.
- •Результаты термодинамического расчёта.
- •3. Определение размеров камеры сгорания.
- •3.1 Профилирование сверхзвуковой части сопла и выбор профиля для входной части.
- •Геометрические размеры камеры
- •4. Элементарная теория сверхзвукового сопла
- •4.1 Критический перепад давления
- •4.2 Изменение параметров газового потока по длине сопла
- •4.3 Теплосодержание топлива и продуктов сгорания
- •4.4 Система отсчёта полных теплосодержаний .
- •5. Тепловой расчёт жрд по диаграмме. Полное теплосодержание - энтропия.
- •5.1 Определение объема камеры сгорания по условному времени пребывания
- •5.2 Определение объема камеры сгорания по приведенной длине
- •Методические указания
- •160700.65 «Проектирование авиационных и ракетных двигателей»
- •В авторской редакции Компьютерный набор м.А. Любинецкого, м.В. Сиговой
- •394026 Воронеж, Московский просп., 14
2.2 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.
2.3 Уравнение теплового баланса.
Оно выражает закон сохранения энергии. Так как общий закон энергии характеризуется полной энтальпией, то полная энтальпия 1 кг топлива равна полной энтальпии 1 кг П.С.
Уравнение теплового баланса в общем виде:
(2.9)
Энтальпия топлива:
(2.10)
Полная энтальпия П.С.:
(2.11)
Уравнение теплового баланса примет вид:
(2.12)
2.4 Уравнение материального баланса.
Выражает закон сохранения вещества или равенство количеств отдельных элементов в топливе и П.С.
Уравнение материального баланса в общем виде:
(2.13)
где: - молекулярная масса элемента;
- число атомов элемента в компоненте смеси П.С.
- число молей элемента.