Алемасов В.Е., Дрегалин А.Ф., Тишин А.Л. Теория ракетных двигателей. 1980 г. (1241533), страница 70
Текст из файла (страница 70)
На этом же гра- ОГ 1О з Дж/кг ТК ЙТ 1О здж/кг тк 2ООО 11О 12ОО 1ООО В1О Гас.г4 3 11 Лт Р,лгпа аОО Вв О ОД Ое ОО Оалк~ Кис г4.4 т и ат превратив раллежеиив иееаппетричаеге дипетллгивразиив ет Рис. гел. Заммимеетв длвлеийа Рак З4.4. Заегпвзюста т в ат аредгатев равмпаевиа гвдралввв ет степени рлллемеииа ап- (24. 291 (24. 301 фике приведены значения удельной работоспособности парога- ча гтТ. Парогаз, получаемый при разложении перекиси водорода, ис- пользуют обычно для привода турбин, мощность которых можно регулировать изменением количества подаваемой перекиси водо- рода. Как видно из рис.
24.2, концентрация перекиси водорода, рав- ная сн,о,=0,8...1, О, обеспечивает широкий диапазон температу- ры парогаза. Значение сн,о, выбирают в зависимости от допусти- мой температуры перед турбиной. Кроме перекиси водорода в качестве однокомпонентных топлив в газогенераторах используют и другие компоненты, например, несимметричный диметилгидразин, гидразин, изопропилнитрат, окись этилена. На рис. 24.3, 24.4 приведены термодинамические характеристики первых двух топлив. Реальные характеристики продуктов разложения могут существенно отличаться от получен- ных термодинамическим расчетом в предположении химического равновесия.
Разложение гидразина изучалось неоднократно. Разложение происходит по уравиеииго реакции 4 1 НзН4-г — (1 — х) ИНз + — (1 + 2х) Нз + 2хНю 3 3 где л — степень образования Хз н Нп у с л о в н о называемая степенью разложе- ния аммиака. Степень разложения аммиака в основном определяется способом и органи- зацией процесса разложении гидразина и наличием катализаторов и может ко- лебаться в шнроких пределах. Например, при термическом разложении ИгН4 (при температуре 520 †5 К) л=0,06, а при фотохимическом (длина волны мел нее 2400 А) к=0,93... 0,96, Гомогенное разложение ННг на Нт и Хл с заметной скоростью происходит лишь прн высоких температурах (более 2000 К).
Следова- тельно, при движение продуктов разложения по газовым трактам их состав оста- ется неизменным, т. е. значение к=сопз1. Молекулярная масса продуктов разложения согласно уравнению реак- ции (24. 29) Р = 96/(5+ 4х), где 5+4к — общее число молей продуктов разложения. Параметры продуктов разложения гидразина в зависимости от степени разложения аммиака приведены в четвертом томе справочника [79]. В качестве примера некоторые результаты приведены на рис.
24.4. Из графика видно, что величина йТ в интервале 0<х< <0,8 меняется примерно на 5%, несмотря на то, что температура с ростом х существенно уменьшается. Это получается вследствие того, что с ростом х вместо одного моля ХНз образуется два моля газа и средняя молекулярная масса уменьшается примерно с такой же скоростью, с какой уменьшается температура.
24ЗК ПАРАМЕТРЫ РАБОЧЕГО ТЕЛА В ДВУХКОМПОНЕНТНОМ ЖИДКОСТНОМ ГАЗОГЕНЕРАТОРЕ Вследствие относительно низких температур и высоких давлений в газогенераторе прн выполнении расчета параметров генераторного газа необходимо учитывать, особенности реальных процессов. Из-за малых скоростей химических реакций наряду с веществами, стабильными в этих условиях, могут образовываться в значительных количествах вещества, медленно преобразующиеся .в другие, а также метастабильные или вещества, образующиеся вследствие побочных реакций.
Поэтому состав и свойства продуктов газогенерации могут существенно отличаться от равновесных. Многообразие факторов, определяющих действительное протекание процессов в газогенераторах, сложность экспериментального исследования для подтверждения тех или иных моделей процессов ие позволяют в настоящее время дать общие и строгие методы расчета. Поэтому при проектировании газогенераторов обычно используют методы расчета, основанные на экспериментальных данных.
Одна и та же необходимая температура генераторного газа может быть получена либо при малых значениях коэффициента избытка окислителя ао либо при больших а,„. Для выбора рационального варианта приходится учитывать многие факторы. Пусть известна зависимость температуры горения и произведения ЙТ в широком диапазоне изменения коэффициента избытка окислителя ао . Для иллюстрации такой зависимости, показанной на рис. 24.5, приняты результаты термодинамического расчета го- РениЯ длЯ топлива Х404+ (СНз) гХ)ЧНБ Как видно из рис. 24,5, для рассматриваемого топлива в области малых а,„существенно больше удельная работоспособность газа КТ, что объясняется малой молекулярной массой продуктов неполного сгорания, однако возможно выпадение конденсата. Кроме того, газовая смесь, полученная при малых а„„, представляет собой восстановительную среду, не опасную для большинства материалов, в то время как в составе продуктов сгорания, полученных при больших а,„, много свободного активного окислителя.
Так как в эксплуатации заданное соотношение компонентов топлива (коэффициент избытка окислителя а ) поддерживается постоянным лишь с определенным допуском, то при изменении поз возможны колебания температуры газа. Эти колебания могут быть ПП70 сйж)кг 7400 Т,Х 7700 7000 ВП0 ИПП 000 ПППП 400 7000 700 ппп 0 ПТ ПТ ПнтПСПП 7П Т П х, Рис. 24л.
Зааасивссси т, лт в 1дт7маа „1 аааатасса сиараааа НнОс+ <СИ ЬНТПЬ ас в „7асс й 7ая М 7 — Лт; и — т1 3 )дт7д!саин) опасными для систем, обслуживаемых газогенератором, особенно для лопаток турбины, и должны быть сведены к минимуму. В связи с зтим представляет интерес сравнить скорость изменения температуры газа в области малых и больших ас„. Считая заданным допуск регулятора соотношения компонентов топлива в виде Ьй 7 7г =асс„7ас„, получим, что скорость изменения температуры составляет дТ7д1пи,„. На рис. 24.5 показано изменение 1дТ7д1паса) по а и для того же топлива ИаОс+(СНа)аХХНь Как видно, прн одинаковой температуре и постоянном относительном допуске на соотношение компонентов скорость изменения температуры различна в области малых и больших асн- Среди других факторов необходимо учитывать и такие, не менее важные, как требуемый расход в двигателях с дожиганием, возможность использования генераторного газа для наддува как баков горючего, так и баков окислителя.
Наличие твердого конденсата в продуктах газогенерацин является нежелательным, а наличие жидких частиц, способных отвердевать при движении продуктов в рабочем тракте,— недопустимым. Термодинамический расчет состава и температуры генератор- ного газа при двухзонной подаче топлива в газогенератор (см, гл. Х1Х) можно выполнить, приняв следующую упрощенную схему процесса. Так как теплоемкость и теплота испарения 1точнее— собственно испарения, термического разложения и химических реакций, происходящих с поглощением тепла) подаваемого в избытке компонента обычно достаточно велики, при его вводе первичные продукты сгорания резко охлаждаются.
Скорости химических реакций с падением температуры уменьшаются и при некоторой температуре ТТ сравниваются со скоростями, необходимыми для поддержания химического равновесия. Г1ри дальнейшем охлаждении состав диссоциированных продуктов замораживается. Окончатель- т(2) и) (и)+ оо ~пп =~пк ~~оп еш с((е) пепл пк п» Рис.
И.В. Элвмввщааа скема е»оэеие- Вйеоай Рис. Ке.т. Оиреивлеиэм каэФФиикмим иэбмека окислитела е(Г) ок ный состав генераторного газа получается в результате смешении этих замороженных продуктов сгорания основного топлива и испарнвшегося компонента. В качестве примера рассмотрим возможную схему расчета газогенератора при общем значении коэффициента избытка окислителя а„.з 1. Давление в газогенераторе р„, значение коэффициента избытка окислителя в первой зоне а,„, температуру Т( и Т„бу())" дем считать заданными (рис. 24.6). 1.
По результатам термодинамического расчета при известном давлении рэ, определяем значение аЫ~ (рис. 24.7), при котором равновесное значение температуры равно Т( (энтальпия топлива при этом равна (е )). Снижение температуры от Т, до Т( обусловлено нагревом, испарением и участием в химических реакциях т,„кг окислителя из обшего количества Й„„, подаваемого во вторую ' (а) зону. Очевидно (см. рис. 24.6), что )Ие ее )Ие ээ щ(" откуда —.'" =(аЫ) — а(ц) й'„.
(24. 31) (ив ее Химический состав продуктов сгорания при а( ) характеризуется мольными долями хп, молекулярная масса равна ((в (У) 2. Для снижения температуры продуктов сгорания неизменного состава (хп — — сопз1) от Т( до Т „следует нагреть и испарять ги,к (У) '(У) кгокислителя из общего количества т,к, подаваемого во вторую во° (к) ну. Очевидно, что массовая доля охлажденных продуктов сгорания а в смеси теперь составляет пыээ+ лес» + )и„» '()) ' (е) К= и) „+и)(() л п)(а) или с учетом выражения (24.31) ) + а(()ап о (24. 32) Массовая доля испаряемого окислителя составляет (1 — д). 3. Составляем уравнение энергии для смеси: продукты сгорания при аЦ~ +испаренный окислитель при температуре Т„: ~ ч~ хай~1! (Т„)+ — ~ ~~Т х~"!а(Таг)= О ~, (24.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
