Лекция по термодинамике №7 (1013852), страница 3

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 3)

Термодинамический цикл жидкостного ракетного двигателяЖидкостным ракетным двигателем (ЖРД) называется такой двигатель, которыйсоздает силу тяги за счет вытекания из его сопла газообразных продуктов сгоранияжидкого топлива.На рис. 7.5 изображена принципиальная схема ЖРД. Жидкое топливо (горючее иокислитель) при помощи турбонасосного агрегата (ТНА) 1 подается в камеру сгорания 2,где происходит процесс горения при постоянном давлении.

Затем продукты сгоранияпоступают в реактивное сопло 3, в котором происходит адиабатный процесс расширениягазов до давления внешней среды, при этом скорость движения газов значительноувеличивается, за счет чего и создается сила тяги. Далее продукты сгораниявыбрасываются в окружающую атмосферу и при постоянном давлении (давленииокружающей среды) отдают ей теплоту.Рис. 7.5Рис 7.6Идеальным циклом ЖРД является прямой газовый изобарный цикл полногорасширения (рис. 7.6):А-В - процесс сжатия и нагнетания жидких компонентов топливной смеси в камерусгорания при помощи ТНА. Ввиду пренебрежимо малого объема жидкости посравнению с объемом газообразных продуктов сгорания и малой сжимаемости жидкости,нагнетание можно считать изохорным процессом, совпадающим с осью координат (осьюр);В-С - изобарный процесс подвода тепла в камере сгорания;C-D - адиабатное расширение продуктов сгорания в сопловом аппарате;D-A - изобарный процесс отвода тепла в окружающей среде.Совокупность этих процессов образует цикл с положительной результирующейработой (l>0), которая определяется площадью ABCDA.Результирующая работа циклаl=q1-q2.Поскольку процессы подвода тепла В-С и отвода тепла D-A изобарные, то,следовательно, тепло, сообщенное q1 или отнятое q2 от рабочего тела в этих процессах,определяется соответствующими изменениями энтальпии:q1=hC-hB; q2=hD-hA.Однако если пренебречь работой, затрачиваемой на привод насосов, подающих жидкиекомпоненты в камеру сгорания, то практически в процессе АВ можно полагать, чторабочему телу, т.е.

жидким компонентам, никакой теплоты не сообщается, температуражидких компонентов не изменяется при этом и, следовательно, можно полагать, чтоhA=hB, т. е. q1=hC-hA. Результирующая работа цикла будет равнаl=q1-q2=(hC-hA)-(hD-hA);l=hC-hD.(7.5)Термический КПД циклаηt =l hC − hD=.q1 hC − hA(7.6)Из формулы следует, что при фиксированных значениях hC и hA, т.е. при заданнойвеличине q1, термический КПД ЖРД будет тем большим, чем больше будет степеньрасширения в адиабатном процессе C-D, т.к. в этом случае увеличивается разность hC-hD,т.е.увеличиваетсяполезнаярезультирующаяработацикла.Учитывая,чторезультирующая работа цикла целиком идет на создание кинетической энергии струи,W2вытекающей из сопла продуктов сгорания со скоростью истечения W, то l =.2Следовательно, термический КПД цикла можно выразить какl W2W2=ηt = =.q1 2q1 2(hC − hA )(7.7).

Характеристики

Список файлов лекций