Обобщенная система уравнений определения состава газа.
Следует отметить, что в настоящее время для определения состава и термодинамических параметров продуктов сгорания существует достаточное количество программ. На кафедре А3, например, используется разработанная в РНЦ ПХ программа TERMORAS и некоторые другие.
Равновесный химический состав продуктов сгорания определяется следующей системой уравнений:
Уравнение материального баланса выражает равенство числа атомов любого элемента входящего в топливо к числу атомов этого элемента входящего в продукты сгорания:
(5.1)
где Аj – исходное число молей j-го компонента смеси;
nij- число атомов i-го элемента в j-том компоненте в продуктах сгорания;
Мj - число молей.
Уравнение равновесия устанавливает количественное соотношение между атомарными и молекулярными продуктами сгорания:
; j = l...k (5.2)
где р – давление
Уравнение Дальтона:
; (5.3)
где p – давление;
Мj – число молей
k + l + 1 –общее число уравнений;
k + l – химический состав
Уравнение сохранение энергии:
(5.4)
;
(5.5)
где I – энтальпия (т – топлива, ок – окислителя, г – горючего; пр. сг. – продуктов сгорания);
Км° – стехиометрическое соотношение компонентов;
a – коэффициент избытка окислителя;
g – массовая доля компонента в фазе.
Полученную систему уравнений можно решать двумя путями.
1) Величины p и M формально признают неизвестными, a k уравнений сохранения массы элементов записывают в следующем виде:
(5.6)
Где А – исходное число молей;
m – мольная масса;
nij- число атомов i - го элемента в j - том компоненте в продуктах сгорания,
2) Одно из уравнений сохранения массы элементов исключают делением на него других указанных уравнений (при этом исключается также отношение pj/Ms). Этот прием широко используют, особенно при малом числе элементов в рабочем теле.
Учитываем то, что к концу камеры сгорания все элементарные процессы завершаются и термодинамические характеристики продуктов сгорания близки к их теоретическим значениям, соответствующих начальным характеристикам топлива и его сгорания.
Степень полноты превращения топлива в продукты сгорания оценивается изменением коэффициента полноты сгорания по длине камеры сгорания или по времени пребывания.
Время пребывания в камере топлива и продуктов сгорания:
(5.7)
где m – масса,
w – объем топлива в КС,
Vk – объем камеры сгорания.
Подставив значение wпо уравнению состояния, получим
(5.8)
где R – газовая постоянная;
рк – давление в КС;
Т – температура;
С учетом сделанных допущений совокупность физических процессов, протекающих в испарительной камере двигателя подводного аппарата, может быть описана следующей системой уравнений.
Дата добавления: 2014-12-30; просмотров: 1266;