6. Расчет параметров на срезе сопла.

В предположении отсутствия трения и различных видов неравновесности процесс истечения из сопла считается изоэнтропийным, т. е. S=const, что позволяет сразу же переписать значение энтропии в точке 4 из расчетов для точки 3.

Поскольку сопло работает в расчетном режиме, то и давление на срезе сопла принимается равным давлению окружающей среды на высоте " у" , приведенных в таблицах Международной стандартной атмосферы.

Далее может наблюдаться два случая.

1) Когда отличие от велико, и процесс горения продолжается в сопле.

2) Процесс горения полностью закончился в камере сгорания и процессы, происходящие в сопле рассматриваются при отсутствии химических реакций.

Для первого случая необходимо записать баланс энтропии

где

Здесь мольная энтропия -ого вещества при стандартном давлении, приведенная в справочнике.

В данном случае система уравнений химического равновесия относительно T и ξ, с учетом ( 5.4; 5.10; 6.1; 6.2) запишется как

или

Эта система уравнений может быть легко решена графическим методом, по аналогии с алгоритмом, изложенном в разделе 5.2

Для второго случая, наиболее вероятного в выполняемой курсовой работе, когда отсутствуют химические реакции, состав газовой смеси постоянен и задан величинами найденными в разделе 5 для сечения, соответствующего выходу из камеры сгорания (точка 3).

В этой ситуации уравнение (6.1) будет выглядеть в виде

где

Здесь - относительное давление в сечении 4.

Задаваясь табличными значениями температуры Т строится график зависимости S=S(T) при фиксированном давлении и пробеге химической реакции ξ,

Рис.7

которая учитывает переменность теплоемкости с изменением температуры. Пересечение прямой с зависимостью соответствует значению искомой температуры .

Все остальные термодинамические параметры на срезе сопла рассчитываются по формулам, изложенным в разделе 4.

7. Расчет скорости истечения и тяги двигателя.

Если рассмотреть баланс энергии для двигателя, не вникая в рабочие процессы в нем происходящие, то можно отметить, что на входе у нас будет энергия, присущая топливу, а на выходе - продуктам сгорания. Для установившегося режима движения энергия постоянна, следовательно

Из этого выражения можно получить

где -полная энтальпия, соответствующая входу в двигатель (точка 2), а -полная энтальпия на срезе сопла (точка 4).

Число Маха на срезе сопла определяется из выражения

где a- скорость звука на срезе сопла.

Тяга на расчетном режиме определяется из известного выражения

где - секундный расход топлива.

8. Интерполяция табличных данных.

При расчете параметров в сечениях 2-2, 3-3 и 4-4 двигателя табличные значения температуры могут не совпадать с рассчитанными значениями температуры в рассматриваемых сечениях, поэтому возникает необходимость проводить линейную интерполяцию при определении из таблиц, например, энтальпии , теплоемкости , энтропии .

Интерполяция может проводиться либо графически, либо расчетным путем. Например, при определении некоторого параметра при температуре строится график искомой функции Y = Y(Т) по двум значениям температуры (рис.8)

Рис.8

Тогда искомое значение функции определяется при пересечении прямой Т=Тх = const с зависимостью ( рис. 8 ) или из соотношения:

.

Откуда: