Термогазодинамика потока рабочего тела - раздел Политика, Курс лекций по направлениям Двигательные установки летательных аппаратов ДУЛА Перейдем К Термогазодинамике Потоков – Определению Параметров Движущегося Раб...
Перейдем к термогазодинамике потоков – определению параметров движущегося рабочего тела. Рассмотрим наиболее простую модель движения газа: одномерное установившееся адиабатическое (изоэнтропическое) течение идеального газа, когда в каждой точке потока параметры не изменяются во времени и зависят только от осевой координаты x движения. Целью расчетов является определение средних по площади F поперечного сечения канала с осевой координатой x значений скорости w, давления p, плотности и температуры T.
Значения искомых параметров находят из решения уравнений неразрывности, I закона термодинамики, состояния и движения газа. Уравнение неразрывности получают из формулировки закона сохранения вещества в гидродинамике:
В рассматриваемом случае одномерного движения уравнение неразрывности принимает вид
Для одномерного стационарного течения газа имеем: , т.е.
Тогда расход газа через поперечные сечения канала Дифференциальная форма уравнения неразрывности:
разделим на и получим
Движение газа в одномерном поле давления p=f(x) с градиентом dp/dx приводит к действию на элементарный объем Fdx силы (dp/dx) Fdx,сообщающей массе газа в стационарном потоке ускорение
В соответствии со II законом Ньютона уравнение движения примет вид
или
Откуда при получим:
где и имеют разные знаки – скорость возрастает в направлении уменьшения давления.
Из I закона термодинамики следует, что теплота , подведенная к элементарной массе газа, тратится на увеличение его энтальпии и кинетической энергии , которую и превращают в механическую энергию различные энергетические установки
Если нет теплообмена с окружающей средой ( ), то , после интегрирования получим
(5.1)
Рассмотрим адиабатическое истечение газа из конического насадка схемы рис. 5.2.
Скорость потока вычисляют из (5.1) при допущении, что в ресивере w1=0 – в любом сечении сопла Дж/кг, м/с.
Для адиабатического процесса и располагаемая работа
(5.2) в то же время тогда из (5.2)
или (5.3)
Расход газа с учетом уравнения адиабаты, неразрывности и (5.3):
(5.4) т.е. при заданных F2и параметрах ресивера расход определяется значением p2.
Рассмотрим теперь параметры заторможенного потока. В адиабатическом процессе или . Энтальпией торможения называют величину H0 – ее имеет газ до начала истечения из ресивера или при полной остановке движения без отвода теплоты и потерь энергии.
Есть и другая постоянная - сумма, вытекающая из определения энтальпии:
(5.5)
и (5.6)
Сумма термодинамической температуры T и динамического повышения температуры при торможении потока есть температура торможения T0.
Из уравнения Бернулли для несжимаемой жидкости можно получить выражение для давления торможения
где p – статическое термодинамическое давление (давление движущегося газа),
- динамическое давление (скоростной напор).
Для сжимаемого газа уравнение Бернулли принимает вид (с учетом: и уравнения Майера ):
ГОУ ВПО МГТУ им Н Э Баумана... В Е Медведев А Г Минашин С Д Панин Б Б Петрикевич...
Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ:
Термогазодинамика потока рабочего тела
Что будем делать с полученным материалом:
Если этот материал оказался полезным ля Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:
Краткий исторический экскурс
Человечество впервые увидело реактивное движение на примере каракатицы – живого существа, передвигающего отбрасыванием воды и сокращением мышц внутри организма.
Порох, состоящий из смеси с
Тяга ракетного двигателя
Энтальпию продуктов сгорания в камере сгорания в кинетическую энергию струи можно преобразовать различными способами: подводом теплоты и массы по тракту постоянной геометрии, ускорением в сужающихс
Удельные параметры ракетного двигателя
Абсолютная величина тяги РД никак не характеризует степень совершенства РД. Для ЖРД качественным показателем является удельный импульс тяги (удельный импульс) - величина импульса тяги двигателя с е
Расходный комплекс камеры
Задается соотношением
.
Размерность: в СИ β [м/с], в ТСЕ β[сек].
Характеризует удельный импульс, создаваемый только камерой сгорания (корпусом двигателя) без со
Коэффициент тяги
Задается соотношением
.
Коэффициент тяги показывает увеличение тяги двигателя вследствие наличия сопла. Иногда КТ называют безразмерной тягой. Теоретическое значение
Геометрическая степень расширения сопла
Эта величина не только определяет размеры сопла, но и характеризует основные параметры работы сопла: (или скорость ). Связь между основными параметрами определяется известными из газовой динамики с
Оценка эффективности ракетного двигателя
Очевидно, что эффективность РД можно оценивать только с позиций ЛА, т.е. критерии качества РД должны вытекать из целей ЛА как объекта высшего уровня иерархии. Из курса ОУЛА известно, что критерием
Топлива ракетных двигателей
Под топливом РД будем понимать вещество или совокупность веществ, способных к химическим реакциям с выделением энергии и к образованию высокотемпературных продуктов для создания тяги. Таких веществ
Жидкие ракетные топлива
По назначению жидкие ракетные топлива (ЖРТ) подразделяют на основные, пусковые и вспомогательные. Основные предназначены для создания тяги маршевых двигателей, т. е. разгона полезной нагрузки, а та
Коэффициент избытка окислителя
Рассмотрим соотношение компонентов в двухкомпонентном топливе. Горючее содержит преимущественно элементы с электроположительной валентностью (С, Н, AI, В и др.), а окислитель - с электроотрицательн
Твердые ракетные топлива
К твердым топливам, являющимися источниками энергии на борту ракеты и рабочего тела двигателей, предъявляют ряд требований, схожих с требованиями к жидким топливам. Ясно, что нужны рецептуры с наиб
ЛЕКЦИЯ 4
Продукты сгорания твердого топлива оказывают воздействие на материалы тракта и для массового совершенства тепловой защиты ДУ необходимо выбирать или создавать рецептуры с меньшим значением величины
Гибридные топлива
Гибридным называют топливо, в котором один компонент перед запуском двигателя находится в твердом виде, а другой - в жидком. Твердый компонент размещен в корпусе двигателя (аналогия с РДТТ), жидкий
Горение жидких топлив
С момента впрыска в камеру до полного преобразования в конечные продукты сгорания компоненты проходят путь сложных превращений. Рабочий процесс в камере должен обеспечить максимальную полноту сгора
Горение твердых топлив
Горение твердых топлив есть последовательность процессов в соответствии со схемой рис. 4.3. После прогрева поверхностного слоя баллиститного топлива устройством запуска ДУ происходит газификация то
Горение гибридных топлив
Горение происходит по поверхности твердого компонента, капли жидкого компонента движутся вместе с продуктами сгорания как жидкогазовая смесь, продукты испарения жидкости диффундируют к поверхности
Термодинамические расчеты состава и параметров рабочего тела
Моделирование рабочих процессов в РД начинает с расчета равновесного состава продуктов сгорания и значений термодинамических параметров ( и др.).
Кроме того, необходимо знать переносные св
Течение газа в соплах
Сопло является трансформатором энергии в ракетном двигателе и его назначение - получение наибольшего значения скорости истечения рабочего тела, существенно превышающего значение скорости звука. Это
Профилирование сопла
В сопле камеры двигателя происходит расширение и разгон продуктов сгорания (рабочего тела), т.е. преобразование тепловой энергии, получаемой в камере сгорания, в кинетическую энергию движения газов
Потери удельного импульса в сопле
Коэффициент потерь удельного импульса в сопле РД представляется в виде:
где - составляющие потерь в сопле.
Представление аддитивной суммой не совсем корректно ввид
Конвективный теплообмен
Перенос в движущейся среде любой субстанции (массы, импульса, теплоты) происходит как молекулярным хаотическим движением, так и конвективным (макроскопическим) движением молей газа или жидкости. Ко
Двигателя твердого топлива
Газовая фаза продуктов сгорания топлив содержит кислородосодержащие компоненты ( и др.), которые через пограничный слой подходят к нагретой поверхности материалов тракта сопла и окисляют их. Возник
Радиационный теплообмен в ракетных двигателях
В высокотемпературных продуктах сгорания топлив ракетных двигателей происходят процессы переноса энергии в форме излучения - атомно-молекулярного перехода части внутренней энергии вещества в поток
Хотите получать на электронную почту самые свежие новости?
Подпишитесь на Нашу рассылку
Наша политика приватности обеспечивает 100% безопасность и анонимность Ваших E-Mail
Новости и инфо для студентов