Пиротехническая химия
Главная Начинающим пиротехникам Статьи Добавить статью Добавить материалы на сайт Поиск по сайту Карта книг Карта сайта
Книги в помощь
Военная история Изготовление и применение ВВ Пиротехника в военном деле Разное по пиротехнике Физика в пиротехнике Химия ВВ и составов
Новые книги
Яковлев Г.П. "122 мм самоходная пушка образца 1944 г." (Военное дело)

Суворов С. "Бронированная машина пехоты БМП -3 часть 1" (Военное дело)

Суарес Г. "Тактическое преимущество " (Военное дело)

Стодеревский И.Ю. "Автобиография записки офицера спецназа ГРУ " (Военное дело)

Соколов А.Н. "Альтернатива. Непостроенные корабли Российского императорского флота" (Военное дело)
Термодинамические и теплофизические свойства продуктов сгорания - Глушко В.П.
Глушко В.П. Термодинамические и теплофизические свойства продуктов сгорания — Москва, 1971. — 263 c.
Скачать (прямая ссылка): termodinamiteplofizsvoystv1971.pdf
Предыдущая << 1 .. 109 110 111 112 113 114 < 115 > 116 117 118 119 120 121 .. 172 >> Следующая

13—1597 — j
а также предельный случай задержки конденсации — отсутствия этого процесса в сопле.
2.1. Полное равновесие по скорости и отсутствие теплообмена между фазами при г = const
При равновесном расширении скорость истечения определяется по формуле
•апл = УШ,
где M = ic0— ia — перепад энтальпии в дж/кг.
При отсутствии обмена теплом между фазами температура и энтальпия конденсата остаются постоянными, вследствие чего перепад энтальпии 1 кг рабочего вещества по сравнению с равновесным расширением уменьшается на величину
Здесь isc — isa — энтальпия конденсата на выходе из камеры и на выходе из сопла при равновесном расширении.
Вместе с тем, при отсутствии теплоподвода от частиц температура газа на выходе из сопла понижается, т. е. увеличивается перепад энтальпии газовой фазы. Это увеличение можно оценить следующим образом.
При отсутствии обмена теплом 'между фазами и полном равновесии по скорости процесс расширения является изоэнтропийным. Энтропия 1 кг газовой фазы в этом случае будет меньше энтропии газа в выходном сечении сопла для равновесного расширения на величину
где ssc, ss3 — энтропия конденсата в камере сгорания и на выходе из сопла при равновесном расширении.
Отсюда приближенно уменьшение энтальпии 1 кг газа в выходном сечении сопла при расширении до того же давления ра, что ц в равновесном случае, составит
8'г = т~¦ (ssc~~ ssa)Ta,
где T а — равновесная температура на выходе из сопла.
Тогда общий перепад энтальпии 1 кг рабочего вещества при расширении без теплоот-вода от частиц будет равен
МиТ = М-г (ijc _ isi) + zTc (s sc _Ssa)_
Если теплоемкость жидкой фазы cs считать постоянной, то
1SC 1Si = cs (T со — Ti),
а
ssc~ssa = cs(lnTco—lnTa).
Тогда
АЛТ = 1 ~ЕГ (^о-Г.-Гз In Тсо + Tt In Га)
и коэффициент скорости истечения при от" сутствии теплоотвода от частиц составит
T-T^l-g^co-r.^ + ln^)]. (19.7)
Рассмотрим для примера типичное смесевое твердое топливо, состоящее из 70% NH4ClO4, 20% связующего (полиэфира) и 10% Al. При рс0== 4 и рл== 0,1 МН/м2 топливо имеет следующие равновесные термодинамические характеристики:
Гсо = 3220оК, Га = 2050° К, ™а=2445 м/сек* z = 0,19.
Теплоемкость жидкой окиси алюминия составляет C5= 1420 дж/кг-град. Подставляя эти величины в формулу (19.7), получим <Рнт = 0,988.
Таким образом, потеря в скорости истечения, обусловленная максимальной температурной неравновесностью, при характерных условиях для твердых топлив составляет величину около одного процента.
2.2. Равновесный теплообмен при скорости конденсата, близкой к нулю
Рассматриваемая модель является условной. В этом случае газ не взаимодействует с частицами механически, не совершает работы по их ускорению в сопле. Поэтому кинетической энергией частиц можно пренебречь, однако весовое содержание конденсата в продуктах сгорания (расход) при этом остается неизменным.
Принимая для грубых оценок, что температура на выходе из сопла не изменяется, получим, что скорость газа должна увеличиваться, так как весь перепад энтальпии расходуется на ускорение только газа:
или при небольших значениях z (меньше 0,2-0,3):
(19.8)
Здесь wrHW—скорость газа при отсутствии ускорения частиц потоком газа.
Однако средняя скорость истечения, определяемая формулой (19.5), уменьшается, т.к. ws«0. На основании формул (19.5) и (19.8) она составит
= (1-2) Wt„w = wV\—Z ,
Коэффициент скорости истечения при отсутствии механического взаимодействия частиц с потоком газа при ws ^ 0 будет равен
(19.9)
Для рассмотренного выше примера величина потерь, как видно из выражения (19.9), составит около 10%.
Таким образом, влияние отставания по скорости более сильное, чем отставание по температуре, и величина возможных потерь удельного импульса весьма значительна.
Отставание конденсата по скорости отражается также на расходе рабочего тела череэ сопло. Для определения расхода двухфазного вещества при отсутствии механического и теплового взаимодействия частиц с газом может быть использована обычная формула
Здесь Л (?) —известная функция среднего показателя изоэнтропы газа. При равновесном расширении__расход смес»
Pcof. \
G = A(n)
YRr(I-Z)Tc
<?aw
=/1-*,
Отличием показателей изоэнтропы газа и равновесной смеси пренебрегаем). Отношение расходов при заданном давлении Ua входе в сопло для случаев равновесного Течендя и отсутствия взаимодействия между Призор и частицами равно
ипа/т
Таким образом, отставание частиц от газа в сопле приводит к значительному увеличению расхода, причем в такой же степени, в какой имеет место снижение средней скорости истечения.
2.3. Отсутствие конденсации в сопле
Оценка максимальной роли кинетики конденсации может быть получена из термодинамических расчетов при незначительной их модификации. Для выполнения расчета при некотором заданном перенасыщении s, в предположении равенства температуры и скорости частиц и газа, достаточно в программе расчета вычисления давления насыщения умножить полученное значение на величину s, которая может быть переменной по степени расширения сопла. Это полученное значение используется в дальнейших расчетах по программе формально в качестве нового «давления насыщения». В пределе—при 'задании величины s достаточно большой—все конденсируемое вещество останется в газовой фазе и конденсат в сопле будет отсутство-
Предыдущая << 1 .. 109 110 111 112 113 114 < 115 > 116 117 118 119 120 121 .. 172 >> Следующая
Реклама
 
 
Авторские права © 2010 PiroChem. Все права защищены.