ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ПРОЦЕССОВ ГОРЕНИЯ И ИСТЕЧЕНИЯ

Термодинамический расчет состава и характеристик продуктов сго­рания твердого топлива на входе в сопло и в его различных сечениях про­водится при следующих общих допущениях: горение протекает полно, без обмена теплом с окружающей средой; продукты сгорания - хими­чески и физически равновесная смесь; газовая фаза подчиняется урав­нению идеального газа; отсутствуют необратимые процессы. Скорость течения в двигателе (при горении) предполагается равной нулю. Течение смеси при расширении по соплу однородное по составу и одномерное. Значение параметра, рассчитанного при этих предположениях, называют идеальным [2,25].

Исходными данными для расчета являются химический состав, эн­тальпия топлива H и внешние условия - давление в двигателе р₀ и сте­пень расширения сопла.

По результатам расчета идеальных параметров вычисляют: скорость

продуктов сгорания в данном сечении v = ; расходный комп­лекс =p₀F /m=f р₀; удельную площадь f=F/m; геометрическую степень расширения сопла F/F =f/f ; удельный импульс в пустоте I_уп=v +f_ap_a; удельный импульс при р_а=р_н (р_н- давление окружающей среды) I_у = I_{у п} -рf_а =v коэффициент тяги в пустоте К = ; температуру Т.

Наряду с расчетом процесса равновесного расширения смеси продуктов сгорания в сопле также вычисляют изоэнтропийные течения еще по нескольким моделям:

1) химически замороженное течение (с целью верхней оценки потерь удельного импульса из-за химической неравновесности);

2) течение без фазовых превращений, к примеру без кристаллиза­ции окиси алюминия (с целью оценки потерь удельного импульса из-за отсутствия кристаллизации);

3) течение с внезапным замораживанием при некоторой температу­ре (с целью приближенного описания сложного процесса химической ки­нетики).

Термогазодинамический расчет идеальных значений различных па­раметров осуществляется на ЭВМ; результаты расчета для некоторых твердых топлив приведены в табл. 2.1 -2.4 [2].

Таблица 2.1