Добавил:

Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Бийский технологический институт (филиал АГТУ им. Ползунова)

Предмет:

[НЕСОРТИРОВАННОЕ]

Файл:

1111Raschetnaya_rabota_po_teorii_raketnogo_ustr...docx

Скачиваний:

Добавлен:

01.07.2025

Размер:

339.69 Кб

Скачать

☆

1 / 41 2 3 4 > Следующая >>>

Министерство образования и науки РФ

Бийский технологический институт (филиал)

Государственного бюджетного образовательного учреждения

высшего профессионального образования «Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова»

Механический факультет

Кафедра РДВУАС

Теория устройства ракетных двигателей

Курсовая работа

«Термодинамический расчет продуктов сгорания»

Выполнили:

Ст. гр. РД-11 Верховцев В.Р.

Проверил:

проф. к.н. Яскин А.В.

Бийск 2014

Введение

Цель термодинамического расчета: получение данных, необходимых для определения секундного расхода топлива, оценки энергетических характеристик, а также для расчета газодинамических процессов и теплообмена.

Оглавление

Введение 2

1.Задание на проведение расчета 4

2.Определение состава продуктов сгорания 5

3.Определение параметров продуктов сгорания на входе в сопло 12

4.Определение параметров продуктов сгорания на выходе из сопла 15

5.Расчёт основных параметров камеры ракетного двигателя 17

6. Заключение 20

8. Используемая литература 20

1.Задание на проведение расчета

Провести термодинамический расчет жидкого ракетного двигателя для следующих заданных параметров.

Тяга в пустоте .
Топливо «жидкий кислород + жидкий водород»; коэффициент избытка окислителя .
Давление продуктов сгорания на входе в сопло .
Давление продуктов сгорания в выходном сечении сопла .

1атм=1,01325 бар.

2.Определение состава продуктов сгорания

Запишем известные данные для топлива «жидкий кислород + жидкий водород»:

- коэффициент ;

-полная энтальпия жидкого кислорода при температуре кипения (-182,6 ) ;

-полная энтальпия жидкого водорода при температуре кипения (-252,87 ) ;

Находим действительное значение коэффициента :

Определяем полную энтальпию топлива на входе в камеру(считаем, что температура компонентов топлива равна температуре их кипения):

При взаимодействии кислорода с водородом образуются следующие газы: H₂O, OH, O₂, H₂, O и H. Напишем четыре возможных уравнения констант равновесия реакций атомизации (реакции диссоциации молекулярного газа на атомарные газы):

O₂ ⇆ 2O

H₂⇆2H

OH⇆O+H

H₂O⇆H₂+O

Уравнения констант равновесия:

(1)

; (2)

; (3)

(4)

Для топлива «кислород + водород» массовые доли кислорода в окислителе и водорода в горючем , поэтому отношение массовых долей кислорода и водорода равно .

Для реакции кислорода с водородом отношение их атомных масс _стех. Тогда последнее соотношение можно записать:

. (5)

Напишем уравнение Дальтона для сечения на входе в сопло:

. (6)

Систему уравнений (1, 2, 3, 4, 5, 6) решают задавшись парциальным давлением молекулярного водорода , в первом приближении например . На основании уравнения (2)

Напишем уравнения 3,4,1 в следующем виде:

; (7)

(8)

(9)

Подставим последние уравнения в равенство (5)

Полученное уравнение является квадратным уравнением относительно . Это уравнение путем алгебраических преобразований приводится к следующему виду :

Обозначим выражение в квадратных скобках буквой А и решим уравнение относительно :

(10)

Определив давление , находим по уравнениям (7), (8), (9) давление , , .

Определяем сумму парциальных давлений:

Если , то решают систему уравнений во втором приближении, при этом задаются новым уменьшенным значением :

;

при задаются увеличением :

;

Обычно достаточно трёх, максимум четырёх приближений, чтобы с малой погрешностью (не более 1%) обеспечивалось уравнение:

Далее проведём расчеты для температур 3400, 3500, 3600, 3700 К.

Таблица 1.1 - Расчёт состава продуктов сгорания в камере при Т = 3400 К
№ строки	Величина	1-е прибл.	2-е прибл.	3-е прибл.	4-е прибл.
1	T_K	3400	3400	3400	3400
2	p_K	70	70	70	70
3		0,2166	0,2166	0,2166	0,2166
4		0,1425	0,1425	0,1425	0,1425
5		0,01182	0,01182	0,01182	0,01182
6	K_OH	0,1253	0,1253	0,1253	0,1253
7		9	15,2531	14,8923	14,6051
8	[3]∙[7]	1,9494	3,3038	3,2257	3,1673
9	P_Н = √[8]	1,3962	1,8176	1,7960	1,7786
10	a	0,4000	0,4000	0,4000	0,4000
11	2a-1	-0,2000	-0,2000	-0,2000	-0,2000
12	a-1	-0,6000	-0,6000	-0,6000	-0,6000
13	[8]:[5]	164,9239	279,5111	272,8995	267,9646
14	[11]∙[13]	-32,9848	-55,9022	-54,5799	-53,5929
15	[9]:[6]	11,1429	14,5063	14,3337	14,2035
16	[12]∙[15]	-6,6858	-8,7038	-8,6002	-8,5221
17	1-[14]-[16]	40,6705	65,6060	64,1801	63,1150
18	2[7]+[9]	19,3962	32,3238	31,5806	31,0257
19	[18]∙[10]	7,7585	12,9295	12,6322	12,4103
20	[17]²	1654,0920	4304,1493	4119,0899	3983,5088
21	[19]:[4]	54,4455	90,7336	88,6473	87,0897
22	8∙[21]	435,5640	725,8687	709,1787	696,7175
23	[20]+[22]	2089,6560	5030,0180	4828,2686	4680,2263
24	√[23]	45,7128	70,9226	69,4857	68,4122
25	-[17]+[24]	5,0422	5,3166	5,3056	5,2971
26	4:[4]	28,0702	28,0702	28,0702	28,0702
27	p_O = [25]:[26]	0,1796	0,1894	0,1890	0,189
28	[27]²	0,0323	0,0359	0,0357	0,0356
29	= [28]:[4]	0,2264	0,2517	0,2507	0,25
30	= [13]∙[27]	29,6252	52,9405	51,5814	50,5677
31	p_OH= [15]∙[27]	2,0016	2,7476	2,7092	2,6804
32	p_∑ = [7]+[9]+[27]+[29]+[30]+[31]	42,429	73,200	71,419	70,090

Таблица 1.2 - Расчёт состава продуктов сгорания в камере при Т = 3500 К
№ строки		Величина		1-е прибл.		2-е прибл.		3-е прибл.		4-е прибл.
1		T_K		3500		3500		3500		3500
2		p_K		70		70		70		70
3				0,3452		0,3452		0,3452		0,3452
4				0,2397		0,2397		0,2397		0,2397
5				0,03151		0,03151		0,03151		0,03151
6		K_OH		0,198		0,198		0,198		0,198
7				9		15,2531		14,8992		14,9132
8		[3]∙[7]		3,1068		5,2654		5,1432		5,1480
9		P_Н = √[8]		1,7626		2,2946		2,2679		2,2689
10		a		0,4		0,4		0,4		0,4
11		2a-1		-0,2		-0,2		-0,2		-0,2
12		a-1		-0,6		-0,6		-0,6		-0,6
13		[8]:[5]		98,597		167,101		163,225		163,378
14		[11]∙[13]		-19,719		-33,420		-32,645		-32,676
15		[9]:[6]		8,902		11,589		11,454		11,459
16		[12]∙[15]		-5,341		-6,953		-6,872		-6,876
17		1-[14]-[16]		26,061		41,374		40,517		40,551
18		2[7]+[9]		19,763		32,801		32,066		32,095
19		[18]∙[10]		7,905		13,120		12,827		12,838
20		[17]²		679,160		1711,781		1641,653		1644,388
21		[19]:[4]		32,979		54,736		53,511		53,559
22		8∙[21]		263,831		437,891		428,086		428,473
23		[20]+[22]		942,991		2149,672		2069,739		2072,860
24		√[23]		30,708		46,365		45,494		45,529
25		-[17]+[24]		4,647		4,991		4,977		4,978
26		4:[4]		16,688		16,688		16,688		16,688
27		p_O = [25]:[26]		0,278		0,299		0,298		0,298
28		[27]²		0,078		0,089		0,089		0,089
29		= [28]:[4]		0,324		0,373		0,371		0,371
30		= [13]∙[27]		27,459		49,976		48,682		48,733
31		p_OH= [15]∙[27]		2,479		3,466		3,416		3,418
32		p_∑ = [7]+[9]+[27]+[29]+[30]+[31]		41,303		71,662		69,935		70,003

№ строки	Величина		1-е прибл.		2-е прибл.		3-е прибл.		4-е прибл.
1	T_K		3600		3600		3600		3600
2	p_K		70		70		70		70
3			0,5365		0,5365		0,5365		0,5365
4			0,3916		0,3916		0,3916		0,3916
5			0,07956		0,07956		0,07956		0,07956
6	K_OH		0,3053		0,3053		0,3053		0,3053
7			9		15,7194		15,2616		15,2838
8	[3]∙[7]		4,8285		8,4335		8,1879		8,1998
9	P_Н = √[8]		2,1974		2,9040		2,8614		2,8635
10	a		0,4		0,4		0,4		0,4
11	2a-1		-0,2		-0,2		-0,2		-0,2
12	a-1		-0,6		-0,6		-0,6		-0,6
13	[8]:[5]		60,690		106,001		102,914		103,064
14	[11]∙[13]		-12,138		-21,200		-20,583		-20,613
15	[9]:[6]		7,197		9,512		9,373		9,379
16	[12]∙[15]		-4,318		-5,707		-5,624		-5,628
17	1-[14]-[16]		17,456		27,907		27,206		27,240
18	2[7]+[9]		20,197		34,343		33,385		33,431
19	[18]∙[10]		8,079		13,737		13,354		13,372
20	[17]²		304,729		778,828		740,190		742,043
21	[19]:[4]		20,631		35,079		34,101		34,148
22	8∙[21]		165,045		280,636		272,807		273,187
23	[20]+[22]		469,774		1059,464		1012,997		1015,229
24	√[23]		21,674		32,549		31,828		31,863
25	-[17]+[24]		4,218		4,642		4,621		4,622
26	4:[4]		10,215		10,215		10,215		10,215
27	p_O = [25]:[26]		0,413		0,454		0,452		0,453
28	[27]²		0,171		0,207		0,205		0,205
29	= [28]:[4]		0,435		0,527		0,523		0,523
30	= [13]∙[27]		25,060		48,172		46,560		46,638
31	p_OH= [15]∙[27]		2,972		4,323		4,240		4,244
32	p_∑ = [7]+[9]+[27]+[29]+[30]+[31]		40,078		72,100		69,898		70,005

Таблица 1.4 - Расчёт состава продуктов сгорания в камере при Т = 3700 К
№ строки	Величина	1-е прибл.	2-е прибл.	3-е прибл.	4-е прибл.
1	T_K	3700	3700	3700	3700
2	p_K	70	70	70	70
3		0,8143	0,8143	0,8143	0,8143
4		0,623	0,623	0,623	0,623
5		0,1912	0,1912	0,1912	0,1912
6	K_OH	0,46	0,46	0,46	0,46
7		9	16,2155	15,6743	15,7042
8	[3]∙[7]	7,3287	13,2043	12,7636	12,7879
9	P_Н = √[8]	2,7072	3,6338	3,5726	3,5760
10	a	0,4	0,4	0,4	0,4
11	2a-1	-0,2	-0,2	-0,2	-0,2
12	a-1	-0,6	-0,6	-0,6	-0,6
13	[8]:[5]	38,330	69,060	66,755	66,882
14	[11]∙[13]	-7,666	-13,812	-13,351	-13,376
15	[9]:[6]	5,885	7,899	7,767	7,774
16	[12]∙[15]	-3,531	-4,740	-4,660	-4,664
17	1-[14]-[16]	12,197	19,552	19,011	19,041
18	2[7]+[9]	20,707	36,065	34,921	34,984
19	[18]∙[10]	8,283	14,426	13,969	13,994
20	[17]²	148,769	382,269	361,417	362,554
21	[19]:[4]	13,295	23,156	22,421	22,462
22	8∙[21]	106,361	185,244	179,371	179,695
23	[20]+[22]	255,130	567,514	540,788	542,250
24	√[23]	15,973	23,823	23,255	23,286
25	-[17]+[24]	3,776	4,271	4,244	4,245
26	4:[4]	6,421	6,421	6,421	6,421
27	p_O = [25]:[26]	0,588	0,665	0,661	0,661
28	[27]²	0,346	0,442	0,437	0,437
29	= [28]:[4]	0,555	0,710	0,701	0,702
30	= [13]∙[27]	22,541	45,938	44,124	44,224
31	p_OH= [15]∙[27]	3,461	5,255	5,134	5,140
32	p_∑ = [7]+[9]+[27]+[29]+[30]+[31]	38,852	72,417	69,867	70,007

1 / 41 2 3 4 > Следующая >>>

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]

#
18.02.2016661.08 Кб2091 Развитие ликеро.docx
#
01.07.2025848.38 Кб01 часть Западноевропейское средневековье в доку...doc
#
27.10.2018114.11 Кб81-7 Физ химия.docx
#
01.05.20253.09 Mб01. Предпр.doc
#
18.12.2018275.97 Кб1411 реакции в растворах.doc
#
01.07.2025339.69 Кб01111Raschetnaya_rabota_po_teorii_raketnogo_ustr...docx
#
18.12.2018121.34 Кб2012 Дисперсные системы.doc
#
18.12.2018814.08 Кб1313 Химическая кинетика.doc
#
19.11.20182.84 Mб71324654987.doc
#
18.12.2018303.1 Кб1614 Окис.вос.процессы.doc
#
18.12.20181.84 Mб715 Коррозия метал.doc