2 Расчет состава рабочего тела

2.1 Определение характеристик воздуха на заданной высоте полета h.

Расчёт массовых и мольных долей компонентов и теплоёмкости производится для воздуха, потребляемого двигателем самолёта на высоте полёта Н = 10000м и скорости полёта V = 1,8M.

Найдем удельные газовые постоянные для каждого компонента по формуле:

(1)

где R_=8314,3·10^-3 Дж/мольК; молярные массы компонентов - в табл. 5

;

;

;

.

Изохорные теплоемкости компонентов:

Изобарные теплоемкости компонентов:

(2)

где

Массовые доли:

G_{воздуха}=1кг

µ_{воздуха}=28,9257 кг/моль

₍₃₎

Для газовой смеси определим:

изобарную теплоемкость:

изохорную теплоемкость:

удельную газовую постоянную:

показатель адиабаты:

2.2 Определение (к)opt — оптимальной степени сжатия в компрессоре.

Для заданного числа М полета оптимальное значение можно получить аналитически из условия, что при его значении полезная работа цикла ГТД наибольшая. Решение сводится к отысканию максимума функции .

Этот максимум в идеальном цикле достигается при значении

(4)

Тогда

Т₃=1200 K

Т₀=223,3 K

K=1,4

M=1,8

2.3 Определение коэффициента избытка воздуха 

Основано на обеспечении заданной температуры перед турбиной.

Для расчета примем соотношение для данного вида топлива :

Для топлива: С_6,8H_13,3 j= .

Коэффициент избытка воздуха определяется по формуле:

(5)

где

.

2.4 Расчет состава продуктов сгорания и рабочей смеси

Массы продуктов сгорания:

(6)

(7)

(8)

(9)

Количества вещества продуктов сгорания:

(10)

(11)

(12)

(13)

Мольные доли компонентов: (14)

моль

Массовые доли компонентов:

(15)

Количество топлива, сгорающего в 1кг воздуха:

(16)

Масса рабочей смеси:

(17)

Теплоемкости рабочей смеси:

(18)

(19)

Газовая постоянная:

(20)

Показатель адиабаты:

(21)

Результаты расчета сведем в Таблицы 2 и 3:

Таблица 2 – Состав воздуха и продуктов сгорания

Характеристика		Компонент
		N2	O2	CO2	H2O
	Воздух	1017	917	821	1855
	Воздух	720	657	632	1393
		28	32	44	18
		297	260	189	462
mi, кг	Воздух	0.746	0.222	0.013	0.011
	Пр. сгор.	0.7442	0.1160	0.02087	0.0303
Mi, кмоль	Воздух
	Пр. сгор.				0,00084
gi	Воздух	0.7470	0.2232	0.0114	0.0102
	Пр. сгор.

Таблица 3 - Характеристики рабочего тела в цикле ГТД

Смесь					G, кг
Воздух	993	706	287	1,4	1
Продукты сгорания	978	696	282	1,4	1,0313