термодинамический расчет. Пояснительная записка к курсовой работе по дисциплине Топлива и рабочие процессы в АиРД

• Название: Пояснительная записка к курсовой работе по дисциплине Топлива и рабочие процессы в АиРД
• Анкор: термодинамический расчет
• Дата: 28.09.2022
• Размер: 0.63 Mb.
• Имя файла: Alkiev_T-1_O2 (2).docx
• Тип: Пояснительная записка; #702968
• страница: 4 из 7

Выводы по разделу два

Результаты расчетов сведены в таблицу 4.

	Окислитель	Горючее
Энтальпия, кДж/кг	-398,8	-1815,781
Условная формула
Соотношение компонентов	3,42

3. Алгоритм решения системы уравнений парциальных давлений

   1. Описание методики расчета

Согласно принципу сохранения энергии:

1515\* MERGEFORMAT ()

где — энтальпия топлива (сечение «Т»), продуктов сгорания (сечение «К») и на срезе сопла (сечение «С») соответственно;

— скорость движения топлива, продуктов сгорания в камере и на срезе сопла соответственно. (рис. 1)



Рисунок 1 — Профиль двигателя

Величины скоростей движения в изобарной камере имеют порядки:

м/с, м/с, м/с,

в связи с чем первыми двумя скоростями можно пренебречь, откуда с учетом данного допущения:

1616\* MERGEFORMAT ()

Вторым допущением является предположение о том, что рабочее тело — смесь химически активных газов, разогретых до температур 2500 … 3000 К. При этом процессы адиабатны и химически и энергетически равновесны, то есть, изоэнтропны:

1717\* MERGEFORMAT ()

2. «Точный» способ термодинамического расчета

Так как топливо состоит из кислорода и керосина Т-1, то вещества, образованные из данных элементов:

1818\* MERGEFORMAT ()

Запишем закон Дальтона:

1919\* MERGEFORMAT ()

Выпишем реакции веществ:



Тогда уравнения констант химического равновесия можно записать в виде:

2020\* MERGEFORMAT ()

2121\* MERGEFORMAT ()

2222\* MERGEFORMAT ()
2323\* MERGEFORMAT ()

2424\* MERGEFORMAT ()
Запишем уравнения сохранения масс элементов по формуле:

2525\* MERGEFORMAT ()

Получим:

2626\* MERGEFORMAT ()

2727\* MERGEFORMAT ()

2828\* MERGEFORMAT ()

Таким образом имеем систему из 9 неизвестных: и 9 уравнений.

Исключим из системы переменную :

2929\* MERGEFORMAT ()

3030\* MERGEFORMAT ()

Упростим формулы (32) и (33):



Аналогичным образом получим:

3131\* MERGEFORMAT ()

Тогда:

3232\* MERGEFORMAT ()

Так как в окислителе нет водорода, а доля кислорода равно 1, то:

3333\* MERGEFORMAT ()

Или

3434\* MERGEFORMAT ()

Перепишем уравнение (42):

3535\* MERGEFORMAT ()

Так как подставим вместо k:

3636\* MERGEFORMAT ()
Заменим:

3737\* MERGEFORMAT ()

3838\* MERGEFORMAT ()

Таким образом получим:

3939\* MERGEFORMAT ()

4040\* MERGEFORMAT ()

Аналогично, зная, что составим:

4141\* MERGEFORMAT ()

Тогда уравнение (44) представим в виде:

4242\* MERGEFORMAT ()

4343\* MERGEFORMAT ()

Заменим:

4444\* MERGEFORMAT ()



Система уравнений приняла вид:

4545\* MERGEFORMAT ()
4646\* MERGEFORMAT ()
4747\* MERGEFORMAT ()



4848\* MERGEFORMAT ()



4949\* MERGEFORMAT ()



5050\* MERGEFORMAT ()



5151\* MERGEFORMAT ()

5252\* MERGEFORMAT ()



Перепишем уравнение (53):

\* MERGEFORMAT 5353\* MERGEFORMAT ()

5454\* MERGEFORMAT ()
Приравняем:

5555\* MERGEFORMAT ()

5656\* MERGEFORMAT ()
Подставим в уравнение (64) уравнения парциальных давлений:

5757\* MERGEFORMAT ()
Представим уравнение (65) как квадратичное, где:

5858\* MERGEFORMAT ()

5959\* MERGEFORMAT ()
6060\* MERGEFORMAT ()

Задаваясь значениями Т и можно найти корни этого уравнения:

6161\* MERGEFORMAT ()
Узнав величину можно определить по уравнениям парциальных давлений:

6262\* MERGEFORMAT ()
Из уравнения Дальтона можно определить сумму:

6363\* MERGEFORMAT ()
Из уравнения (60):

6464\* MERGEFORMAT ()

Откуда:

6565\* MERGEFORMAT ()

6666\* MERGEFORMAT ()

Зная все парциальные давления, можно определить коэффициент избытка окислителя. Полученный коэффициент сравнивается с заданным по формуле:

6767\* MERGEFORMAT ()

Нормальная инженерная точность решения системы

Для нахождения критерием выступает требование:

6868\* MERGEFORMAT ()
Этому требованию соответствует условие:

Чем больше выбранное давление, тем больше доля горючего, то есть и наоборот.

6969\* MERGEFORMAT ()

7070\* MERGEFORMAT ()

0

Представим уравнение (78) как квадратичное, где:

7171\* MERGEFORMAT ()

7272\* MERGEFORMAT ()

и найдем

Зная , найдем:



Из уравнения Дальтона, можно определить:

7373\* MERGEFORMAT ()

7474\* MERGEFORMAT ()

Из уравнения (76):

7575\* MERGEFORMAT ()

7676\* MERGEFORMAT ()

Зная все парциальные давления можно определить получившийся коэффициент избытка окислителя. Полученный коэффициент α_р сравнивается с заданным α_з по формуле:

. 7777\* MERGEFORMAT ()

точность .

Для нахождения P_H2, критерием выступает требование:

7878\* MERGEFORMAT ()

Этому требованию соответствует условие Q>0.

Чем больше выбранное давление, тем больше доля горючего, то есть α→0 и наоборот.

7979\* MERGEFORMAT ()
8080\* MERGEFORMAT ()
Подставим уравнение как квадратное, где:

8181\* MERGEFORMAT ()
8282\* MERGEFORMAT ()
И найдем Р_Н2max.

Текст расчётной программы представлен в Приложении А.