Алемасов В.Е., Дрегалин А.Ф., Тишин А.Л. Теория ракетных двигателей. 1980 г. (1241533), страница 18
Текст из файла (страница 18)
Вследствие диссоциация этого не наблюдается. Как видно из рис. 8.2, максимум Тс, лежит в области аои(1. тзс а и ппп лап чпп сав $2П~ :сп пппп пзспп по„гппп лз;зтвзрло 2П-з сппп 2П и йр ап ап1П121» тп ппсс к О,П П.П 4П ',2 гсрп рис. ан Зависимости аараивзров ировув- зов стораиии от а „: топливо Н Оз+(Снз)знинз. рс =5 Мпа рис. аа. Зависииоств Г и рз топливо НзОз+зонз)зиииз Точное положение максимума определяется для различных топлив лишь термодинамическим расчетом. Естественно, что оно зависит от давления, сказывающегося на интенсивности диссоциацнн. Характерно значительное уменьшение молекулярной массы в камере сгорания ро, при уменьшении сс „, т. е. при увеличении содержания в смеси продуктов неполного сгорания На рис.
8.3 приведены характерные зависимости расходного комплекса р и удельного импульса I . от «х,„в случае равновесного и замороженного течения. Как видно, зависимости р н Т„отсс за имеют максимумы. Показатели равновесного течения выше, чем замороженного. Это объясняется тем, что в случае равновесного течения часть выделившегося при рекомбинации молекул тепла превращается в кинетическую энергию и, следовательно, увеличивает скорость потока н удельный импульс. Интересно, что удельный импульс при равновесном течении больше удельного импульса при замороженном течении, в то вре- мя как разность температур боль- ~0."'"/с ше в процессе замороженного Р, а7с течения.
Дело в том, что удель- 0000 ' ный импульс определяется не Р разностью температур, а разно- 0700 7000 стью энтальпий в процессе течения. 3100 Как видно на рис. 8.4„не- / „ смотря на то, что разность темпе- 0000 ратур больше при замороженном течении, разность энтальпий т000 „ больше при равновесном. Обьясняется это существенной разницей теплоемкостей рабочего те- р с. аз. з а а о ла при равновесном и заморо- уа з нунеса в аз о — рзваовесное течение: женном течении (ср'>сру), что — — ззнооожениае течение: топливо было показано в гл. И. изоте [сйз1зинтЬ: р~ =25 мпв; р Разница в удельных импульсах при равновесном и замороженном течении зависит, главным образом, от природы топлива.
Для топлив с высокой температурой горения Тес разница может достигать 5 — !Оов. Коэффициенты ооп, соответствующие максимальным значениям р и /у, при замороженном течении меньше, чем при равновесном. Л!, кдртс/кг 1 .и, н"/С уп~ / 7700 000 ЛОРО 7000 гвп ж/с 0700 О,Р 0,0 ДВ 70о-и: рпс.ау йа 00 00 70 Ог сток Риал е Рнс. Л, с. О.е. Сравнеаае уаельюю ампулзсв ира рвввовесаем а замороженном течении [условно н обозначение по рас.
а.р) Рнс. в, мн овечевжм р ° а йт О,! Мна соевО. топливо Мзпз+ (Сиз) знйиз 89 ал. здвисимость От ДАвления ВО ВХОДНОМ СЕЧЕНИИ СОПЛА ВлиЯние давлениЯ Ре, на темпеРатуРУ и молекУлЯРнУю массУ пРодуктов в камере сгорания можно было видеть на рис. 8.2. На рнс. 8.6 эти зависимости показаны в явном виде. Их характер объясняется ослаблением диссоциации при повышении ре,.
10 л л1с ЕУ00 000 А м/с 0000 мас/лс --.. Уйс ксл Ы 1010 ~ ГУ00 0000 Мап 2 0 У0 1 2 . ~.. у0. у1.0 рипа пьсгас ' Рос усп Плесу ИаС. ав. ааааааааааа Ге, И В„ЕЕ 0„(а,в-Е,ВУ1 аалаааа: ~„. н,о.+~си,нанн у — аов +~ни еае. 8.7. ааваааиеавь ааиавеаеа 0, уавлваеве иииулвса в иустозе и улелвиаа илещаа ауи(ие~ ЭФ)~ — — Са ~се=асс~ На рис. 8.5 показано изменение удельного импульса в пустоте в зависимости от аеи для равновесного течения продуктов сгораниа пРи Различных значениах давлениЯ в камеРе сгоРаниЯ Рс, и степени расширения газа в сопле (Р,=О,! МПа=сопМ).
Характер'ным дла этого и других топлив является приближение значений а,, отвечающих максимумам температуры н удельного импульса, к единице при увеличении давления рве. Теоретически при рос=со диссоциация полностью подавляется и максимальные значения 1у„достигаются при оси=1. Значения и, соответствующие максимальным значениям 1»„, можно назвать термодинамически оптимальными, Максимумы зависимости 1ул=1ул(ссе ) могут быть довольно пологими. Зависимости термодинамических характеристик твердых ракетных топлив от содержания окислителя в топливе принципиально те же, что н для топлив ЖРД. ( ')- Д1" ГОс Х !!з (а Т~, 1), д 1и р!! ) !з сррз, (8.
Н) У!) 1 Я( +!), (8. 12) (8лЦ) 91 На рис. 8.7 приведены зависнмостн комплекса 8 и удельного импульса в пустоте Тг от давления рз, при равновесном течении. Величина 1„, определена при постоянной степени расширения газа в сопле е, и различным значениям р~ в этом случае соответствуют одинаковые значения геометрической степени расширения сопла Р . Как видно, влияние рм на комплекс 8 небольшое. Оно различно для разных топлив, несколько усиливается при значительной диссоппации. Обычно изменение комплекса 8 в характерном диапазоне ра.
не превосходит .1! — ЗЪ, в связи с чем в предварительных расчетах эту. величину для данного топлива (м,„=сопз1) часто считают постоянной. Слабую зависимость 8 от рм можно объяснить, анализируя формулу (7АО). При отсутствии диссоциации значения ~/КТз, и! А(л) не зависят от давления р„, и, следовательно, значение 8 также не должно зависеть от давления. В случае диссоцнированных продуктов сгорания при увеличении рм температура Тм возрастает, а газовая постоянная 11!ь уменьшается, увеличение 1'Д~, Тмпри этом оказывается небольшим, Влияние рм на удельный импульс в случае р,=сопз1 или е = =сопя( несколько более значительно, особенно для сильна диссоциированных продуктов сгорания или нагрева. Это влияние менее ощутимо при больпгих степенях расширения газа в сопле е.
Характер зависимостей (4 и 1х„ от ро„, также объясняется изменением' интенсивности диссоцнации и сопутствующей ей рекомбннапин при различных уровнях давления. Представляет интерес оценить влияние рм на удельный импульс в пустоте для камеры с постоянным соплом (г,=сопз1). Расчеты показывают, что при изменении давления рм на порядок (от 3 до 30 МПа) удельный импульс 1 может увеличиваться на 20 — 50 м/с. Объясняется это увеличением КмТз„изменением свойств рабочего тела вследствие изменения интенсивности диссоциации, ростом из-за этого отношения давлений в н, в конечном итоге, увеличением разности эптальпий в сопле Частные производные, характеризующие изменение параметра ч в зависимости от изменения р„при 7м, р„=сопя( можно получить из формулы (8,6) при условии Нр„, йх, Ж~,=О.
В частности, если параметрхй равен Т! 'ф или /,„, Умеем. ал. здвисимость От степени РАсшиРения ГАЗА ИЛИ ГЕОМЕТРИЧЕСКОЙ СТЕПЕНИ РАСШИРЕНИЯ СОПЛА Эту зависимость удобно анализировать при фиксированном давлении в начальном сечении сопла. Для данного рабочего тела степень расширения газа а и геометрическая степень расширения в". связаны между собой однозначно (рнс.
8.8), поэтому достаточно рассмотреть одну из форм зависимости. На рис. 8,9 показано изменение основных параметров рабочего тела в зависимости от )Р при равновесном и замороженном течении. Обращает на себя внимание, в частности, практически одна и та же для обоих случаев кривая о=о(Г) . 111 1о Л~~ 1ЛЗГ гз рне, ал. сввтвезаеввв анвар а ° Р аев раваачаеее тм оз м мпам У-'<Ра +Гиа <а„„-е,би б-Гвам+<Н.1 (В,„=б.б1З Р-М,О,+<Си,ЬРаПЪ Гвен В.ВИ Е- з6 ~за+нерезва звон рне. б.в.
тнанчвое нвмеаевне нара. метров рабочего таза в еоавзе (аы-аде ре -2$ Мна1 топливо Нзпз+ (Снз!зимне: — равновесное теченнез — — — еенорожевное теченне .1зз иг/имри г г р, .р,лл зтузне н,нз/с лж гж зойр '1ИЮ 1аой оер т,и зх ,тар 7,1р Ыр 1оззо 1ббб (8. 16) Частные производные, необходимые для интерполяции или экстраполяции параметра п«по е или Р, получаются из формулы (8.6) при условии й~„«(р~,=О. В частности, если параметр «р равен 1уп нли Р, имеем (д(пу') Гуу«п И Г (8. 14) д !па )«п«,пп„. пп ~ п«~~ ( д(пп )«оеэппс т,~„я +Ражип((,д(пп )«и — ф; (8.15) ! д 1п«У.п '! (д!пту „/д !пей д!и Р / «п„,уп (д1п Р««д 1п а)«п ( д д1п и ') 1 (8.
17) д 1п «У ~Па,пэе (д 1п Р«д 1и и)« З.З. ОСОБЕННОСТИ ЗАВИСИМОСТЕИ ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ДЛЯ ГЕТЕРОГЕННЫХ ПРОДУКТОВ СГОРАНИЯ Как известно, в точках фазового перехода (иачала плавления твердой фазы или исчезновения жидкой и наоборот) имеют разрыв производные по температуре термодинамическнх функций: энтальпнн, энтропии, внутренней энергии н др. Термодинамические свойства, зависящие от производных термодинамических функций— скорость звука, теплоемкости и другие, терпят в точках фазового перехода разрыв.
Во многих случаях температура двухфазных продуктов в камере сгорания превышает температуру плавления конденсата, и в начале процесса течения последний находится в жидком состоянии. В процессе течения температура продуктов становится в некотором сечении сопла равной температуре плавления. Дальше при равновесном течении процесс идет изотермически до тех пор, пока не завершится переход всего конденсата в твердую фазу. На рис.
8.10 схематично показано изменение температуры двухфазных продуктов в сопле при наличии участка кристаллизации конденсата. На участках до точки А и после точки В скорость звука в реагирующей смеси определяется выражением (6.16): аз=( — ) =пЯТ~1+~ ) ~ На участке А — В, где в соответствии с условием фазового равновесия все процессы протекают изотермически, скорость звука ать др ):ЯТ ~1+( — '"" ) ~ '. 1)ри этом из-за изменения общего давления смеси изменяется массовая доля жидкой (и соответственно твердой) части конденсата в продуктах сгорания.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
