Прямоточные воздушно-реактивные двигатели Бондарюк М.М. Ильяшенко С.М. (1014191), страница 25
Текст из файла (страница 25)
55) аов 002 005 ао ОО2 ООЗ ОООО го нэиг. 87, К расчету степени диссоциации. ~ г,=а'. (6. 60) 170 г~ =$,3lго,гн,. (6. 56) Объемное содержание ато! се 'сь = !.о г =зооо к марного кислорода находим из р - О ! цб!см' уравнения (6. 41): г„ а- /,20 гц Гат !.о — — ~/ — '!'о, (6. 57) га Р гн г„После этого из найденных значений объемных концентра- г, ций г; выбираем те, которые сов "н, удовлетворяют уравнению материального баланса кислорода (6. 42). Это делается графическим методом. Откладываем на оси абсцисс выбранные значеОоб 0500 ния объемной концентрации кислорода го, (фиг. 87), а по оси ординат — найденные объемные О!2 содержания компонентов и сум- марное количество кислорода м, Цоч О!б Ф определяемое из уравнения ма- териального баланса кислорода: гон 1 ООЗ 025 м=гсо, + го, + — (гн,о+гон+ + ! но+ гсо+ го) (6 58) 2 О/4 Истинными являются те объг„емные концентрации, при кото- рых соблюдается уравнение мапо! о!з териального баланса кислорода, т.
е. при которых + гон о) (6,59) Опустив вертикаль из точки пересечения кривой аз=У(го,) с горизонтальной прямой (го +го + — г' ) — = — обо, находим 1 11 1 со, о, 2 н,о объемные содержания компонентов диссоциированной смеси г,. Если фактор молекулярного изменения а в начале расчета был выбран правильно, сумма объемных содержаний всех компонентов будет равна единице: при а=а„„= — '', ~~Рг2=1.Впро- Н нйьн ' тивном случае Тогда а =аа'. (6. 61) Если а')1,03, следует повторить расчет, взяв в качестве исходного исправленное значение фактора молекулярного изменения а. Ошибка в величине,а, не превышающая За/о, не оказывает заметного влияния на состав и термодинамические параметры продуктов сгорания дк Са, О, Ого Ог ОН МО ОО СО, Н,О гово ггоп гтпр гндг гюа уоао Фиг.
88. Зависимость состава диссоциированныя продуктов сгорания керосина от температуры. Истинные значения объемных концентраций компонентов меньше найденных на графике фиг. 87 в а' раз (6. 62) Х (;)„„=1. (6. 63) Кажущийся молекулярный вес диссоциираванной смеси р р=~ рг (г) „„, (6. 64) где им — молекулярный вес данной компоненты. Весовое содержание компонентов находим по уравнению й= (6. 65) С увеличением температуры объемное и весовое содержание продуктов диссоциации возрастает, а объемное и весовое содержание исходных продуктов уменьшается (фиг, 88).
171 С увеличением давления объемное и весовое содержание продуктов диссоциации убывает (фиг. 89). р% со, о, н,о о, он цг обоз ааео го в га гв вв дм Р Фиг, 89. Зависимость состава диссоциированных про- дуктов сгорания керосина от давления. Знание весового состава диссоциированной смеси позволяет вычислить внутреннюю энергию, энтальпию, газовую постоянную и энтропию продуктов сгорания при разных температурах и давлениях и построить тепловые диаграммы.
$ В. ТЕПЛОВЫЕ ДИАГРАММЫ ПРОДУКТОВ СГОРАНИЯ По весовому составу диссоциированной смеси можно рассчитать внутреннюю энергию и, энтальпию г' и энтропию 1 кг продуктов сгорания и, С гс и з [см. уравнение (6. 19 — 6. 22Ц. Внутренняя энергия иь энтальпия П и энтропия в; данного компонента зависят только от его температуры (см, табл. 6. 4, 6. 5, 6. 6). Процентное содержание данного компонента зависит от состава смеси, т. е, от коэффициента избытка воздуха а, от температуры Т и от давления р. Таким образом, каждому а и каждому давлению р будут соответствовать особые кривые и='1(Т) (фиг.
90,а, б, в, г), гг=1(Т) (фиг. 91,а, б, в, г), г'=1(Т) (фиг. 92,а, б, в, г) и в=)(Т). По известным г — Т- и и — Т-диаграммам строятся энтропийные диаграммы Г=Дз) (фиг. 93,а, б, в, г и д). Приводимые в книге тепловые диа- 172 граммы для продуктов сгорания углеводородов были рассчитаны и построены С. М. Ильяшенко, Е. М. Гермейер и В. Н. Соколовой по термохимическим данным 1947 г. Расчет температур торможения и температур продуктов сгорания производят по тепловым диаграммам. Расчет температуры торможения при очень больших скоростях производят по 1 — Т-диаграмме, построенной для чистого воздуха (см. фиг. 92).
Энтальпия заторможенного воздуха 1а равна где 1'„= с„Т„. Находим ориентировочно давление торможения рм, зная скорость набегающего потока и способ торможения. Откладываем найденную энтальпию торможения м„на вертикальной оси и проводим горизонталь до пересечения с кривой 1=1(Т), соответствующей найденному .давлению торможения рм. Опустив перпендикуляр на горизонтальную ось, находим температуру торможения с учетом диссоциации воздуха. Снижение температуры торможения, обусловливаемое изменением теплоемкости и диссоциацией воздуха, становится ощутимым лишь при М)5. Расчет температуры продуктов сгорания производится по 1 — Т-диаграмме, соответствующей заданному коэффициенту избытка воздуха а (фиг.
92,а, б, в и г). Находим энтальпию торможения продуктов сгорания 1о,. А~н Нифа, Никог 2 =1,„+ где р,,— коэффициент полноты сгорания, Откладываем найденную энтальпию на вертикальной оси 1 — Т-диаграммы, проводим горизонталь до пересечения с кривой (=1(Т), соответствующей давлению в камере сгорания рсм и, опустив перпендикуляр на горизонтальную ось, находим температуру продуктов сгорания с учетом диссоциации. Чем ближе состав смеси к стехиометрическому (а'= 1) и чем меньше абсолютное давление в камере, тем значительнее снижение температуры, обусловливаемое диссоциацией. Так, например, при а =1, М~=4, Т„=2!8,5 К, Н = 10 500 ккал7кг, давлении в камере р=! кг(смз; 1„=52 икал!кг; 1,„=2!8 клал/кг, и '7-=1; температура продуктов сгорания с учетом диссоциации равна 2500 К, а без учета диссоциации (п=оо) 2810'К. При этих уело.
виях диссоциация снижает температуру на 310'. 173 ив гпп гг~./5 р ггГсаг погю а гвоо гвоо гппп ггоо гуоп гаоо гвоа гл гюпа гвпо гопо ггоо гадаю гюоа гвпп ггг а) и) 11' ьо )юбаоуг) рвеггагг опгю и ггпу/ге ог ауге гпп а гбао гвоо гоаб ггоп гбао гбао гвпп г'ю гюоп гвап гопп ггоп гбао гюаа гвоа г.ю г) в) григ. 90.
и — Т-диаграмма продуктов сгорания керосина с учетом диссопиапии. а) а=1,0; б) а=1,5; в) а=2,0; г) а= 174 и о па пп гпа цв )а зп о) в )и гпп . сг -тп рве!0 к С гкал/ке сС«725 р ке/ок' гаЮ 25 г к«накг 200 )50 твпп гпоо гкрп гвоо т к топо горо 20оо гвпо т к о) б) с кмгк/кг '-г,о р тгк ск тн гв О рк жп гаооо 50 о пп ию горо гаво гвоо т к т оо гав гкоо топот к в) г) Фнг. 92. С вЂ” Т-диаграмма нродунтон сгорания керосина с учетом днссоциации, а) «=1,0; б) «=!,л; в) «=2,ц г) «= 176 Определение адиабатического теплоперепа д а 6=1~ †при заданном изменении давления Ьр=р, — рт производим по 1 — з-диаграмме (см.
фиг. 93, — вклейки в конце книги). Откладываем энтальпию газов на вертикальной оси и проводим горизонталь до пересечения с кривой 1=1(з), соответствующей начальному давлению р,. Убыль энтальпии газа при расширении без потерь (г=сопз1) от давления рт до давления р, измеряется длиной вертикали АВ, опущенной вниз до кривой 1=1'(з), соответствующей давлению ра (фиг. 94): "и )т = 11 — 1а. Адиабатический перепад при расширении с потерями Ь' будет меньше на ве личину ВС=1,=6(1 — т1), где 71— к. п. д. процесса расширения. Энтропия газа при расширении с потерями возрастает (см.
стр. 136). На диаграмме расширение с потерями изображается на- ф„, д4 Опрепеление теплоклонной прямой А0. Чем больше поте- перепада по ~ — а-ииатрамме при ри, тем больше отклоняется прямая АВ расширении с потерями. от вертикали. В предельном случае при течении с постоянной скоростью через пористые тела убыль тепло- содержания равна нулю 71=0; прямая АВ становится горизонтальной.
При высоких температурах, когда необходимо учитывать, что продукты сгорания диссоциированы, теплоперепад при истечении из сопел определяют по 1 — з-диаграмме. $7. ГОРЕНИЕ ТОПЛИВО-ВОЗДУШНЫХ СМЕСЕЙ Явления, происходящие при горении топливо-воздушных смесей, можно подразделить на физические и химические. К физическим яв- лениям относится диффузия активных центров от зоны горения в не- сгоревший газ; теплопередача от области горения к более холодным газам; турбулентное перемешивание горящих газов со свежей смесью; лучеиспускание пламени и др.
К явлениям химическим относятся рас- пад сложных молекул горючего на более простые, происходящий под действием столкновений с быстро движущимися молекулами горя- чих газов; образование промежуточных продуктов при соединении диссоциированных молекул горючего с окислителем; образование конечных продуктов сгорания и др. При различных условиях горения, при различных горючих веще- ствах и при различных составах смеси преобладающее значение мо- гут приобретать различные физические и химические явления. Поэто- му охватить проблемы горения одной теорией до настоящего времени не удалось, Не вдаваясь в подробное изложение теории горения, мы кратко опишем те основные факты, с которыми приходится встречаться при изучении камер сгорания.
12 316 177 Реакция горения смесей горючего с воздухом происходит в паровой фазе, так как температура воспламенения гораздо выше температуры кипения жидких топлив. Поэтому воспламенению жидкого горючего предшествует испарение и перемешивание с воздухом. Воспламенение топливо-воздушной смеси производится с помощью того или иного источника зажигания.
Наиболее распространены следующие источники зажигания: электрическая искра; проволока, накаливаемая током; дежурное пламя; накаленное тело; адиабатнческое сжатие, повышение температуры при котором достаточно для воспламенения В зависимости от темперасесронин Ссе~нал смесь туры, давления, степени турбулентности смеси и способа зажигания возможны различные виды горения:ламинарное, турбулентное и детонат1ианное.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
