Химические ракетные топлива

28 
ΣQ= Q
суб
±Q
рвств
±Q
исп
±…±Q
i
=0, 
то 
 
(1.25) 
Термодинамический расчет рабочих процессов в КС двигателя 
проводится обычно при условии, что энтальпия J
пс
продуктов сгорания 
в КС равна энтальпии топлива J
Т
, то есть J
пс
=J
Т
. Энтальпия для 1 кг 
топлива можно рассчитать, если известны энтальпии составляющих 
топлива компонентов, температура и относительные доли компонен-
тов. Тогда для 1 кг топлива 
. 
(1.26) 
где 
энтальпия горючего, находится по термодинамическим таб-
лицам для известной температуры горючего; 
– энтальпия окислителя, 
k– фактическое стехиометрическое соотношение. 
В случае сложных горючих, например, для ТРТ, энтальпию горю-
чего определяют как энтальпию смеси: 
Аналогично определяется и энтальпияокислителя или смеси 
окислителей. Величина k принимается из условий термодинамического 
расчета. 
Для ЖРД, если условия подачи топлива в двигатель значительно 
отличаются от начальных условий для значений энтальпии горючего 
или окислителя, указанных в термодинамических таблицах (например, 
очень высокое давление подачи или значительный подогрев в топли-
вопроводах), то необходимо делать пересчет энтальпии компонентов 
топлива на условия подачи, то есть учесть подогрев. Этот пересчет, 
например, для горючего делается по формуле 
)
(
.
.
нач
под
p
нач
гор
Тпод
Тнач
под
гор
T
T
с
J
P
A
dT
c
J
J
гор
ГОР
нач
гор











 
(1.27) 
гдеJ
гор.нач 
– энтальпия горючего или смеси горючих для начальной тем-
пературы по термодинамическим таблицам; 
– теплоемкость горючего или смеси горючих для начальной 
температуры; 
Т
под
и Т
нач
– температура подогрева и начальная, К; 
p
nод
– давление подачи горючего насосом; 
ρ
r
– плотность горючего. 

29 
Если до подачи компонента в КС происходит еще ряд дополни-
тельных процессов, таких как растворение смешиваемых компонентов, 
испарение, сублимация или плавление, то при подсчете конечного зна-
чения энтальпии необходимо учесть все изменения состояния, исполь-
зуя выражение 
J
комп
 = Σg
i
J
комп
 ± Σg
i
Q
iраств
 ± Σg
i
Q
iсубл
 ± Σg
i
Q
iплавл
 
(1.28) 
В термодинамическом расчете двигателя имеет значение не абсо-
лютное значение энтальпии, а разность ΔJ=J
k
– J
a
. Выбор начальных 
значений энтальпии не имеет принципиального значения, если они 
взяты в одной и той же системе отсчета. 
Численные значения полных энтальпий топлива зависят от при-
нятого уровня начальной температуры и начальных уровней химиче-
ских энергий компонентов. 
В России наиболее часто используется система расчета, где за на-
чальную температуру принимается Т
о
=293.16 К, что соответствует
20

С. В США принята система NASA, где за начальный уровень тем-
пературы принята Т
о
=0 К. 
Уровни химических энергий отсчитываются одинаково в обеих 
системах – от уровней химических энергий таких газов как водород, 
азот, кислород, фтор и др., взятых в стандартном состоянии. В соответ-
ствии с принятой системой отсчета во всех случаях энтальпия состоя-
ния для начальной температуры J
t
=J
нач
=0. 
Уровень химической энергии для всех веществ в стандартном со-
стоянии и при начальной температуре так же принимается равным ну-
лю, то есть 
 
(1.29) 
Таким образом, при заданной начальной температуре, когда
J
физ
=J
t
=0, для веществ, взятых в стандартном состоянии 
Q
хим
= ‒Q
образ
. 
(1.30) 
При одинаковой начальной температуре полная энтальпия J
293
равна теплоте образования
. 
(1.31) 
Исходя из этого, опираясь на табличные данные по теплотам об-
разования любых химических топлив или их композиций, можно найти 
необходимые для термодинамических расчетов значения химической 
энергии топлив. 
При этом необходимо учитывать, что теплота образования при-
нимается для одного уровня температуры. Если система затрачивает 
тепло на образование вещества, то теплота образования берется со зна-
ком «плюс». Знак «минус» принимается тогда, когда система отдает 
тепло, как это происходит в КС двигателя. 

30 

жүктеу/скачать 1.91 Mb.

Достарыңызбен бөлісу: