ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Система уравнений равновесия при из "Термодинамические и теплофизические свойства продуктов сгорания том 1" Теоретическое определение параметров процессов с учетом условий их реального протекания в двигателях и энергетических установках представляет значительные трудности. Формальное описание процессов возможно с помощью уравнений аэротермохимии, однако получаемые расчетом количественные результаты часто являются оценочными. Современный уровень знаний о процессах при высокой температуре, стремление получить простую расчетную схему приводят к необходимости введения упрощающих допущений, идеализации процессов. [c.25] Принимаемые допущения относятся к условиям организации процессов и к характеру их осуществления. Рассмотрим эти допущения на примере процессов горения и расширения—важнейших процессов в двигателях на химическом топливе. [c.25] Общепринятыми допущениями при расчете-горения являются адиабатность и стационарность процессов, однородность параметров по поперечному сечению камеры, а также полное выделение тепла на участке камеры сгорания. [c.25] Принято считать, что на входе в сопло состояние продуктов сгорания равновесное, поэтому состав продуктов сгорания полностью определяется химическим составом топлива,-температурой и давлением. [c.25] Расчет процесса расширения состоит в определении параметров в различных сечениях сопла. Процесс считается стационарным и адиабатным, принимается однородность состава и параметров смеси по сечению и одномерность течения. Предполагается отсутствие необратимых явлений. Вместе с адиабатностью последнее предположение обусловливает изо-энтропнйность процесса расширения. [c.25] Отсутствие необратимых явлений при протекании процессов накладывает определенные ограничения на свойства рабочего тела. В частности, это предполагает отсутствие вязкости и теплопроводности у рабочего тела, равновесность его состава и свойств (или, наоборот,, постоянство состава) и др. [c.25] Можно рассматривать различные возможные варианты протекания процесса изоэнтро-пийного расширения. [c.25] Химически замороженное расширение происходит с постоянным составом продуктов сгорания и может иметь место в условиях, когда малы скорости химических реакций, и время пребывания газа в сопле недостаточно для их осуществления. [c.25] Расчет по схеме замороженного расширения обычно делается в дополнение к расчету равновесного расширения. Результаты этих двух расчетов определяют область, внутри которой могут находиться показатели действительного процессп. [c.25] Этот вариант расчета позволяет оценить предельное влияние задержки процессов конденсации и кристаллизации на параметры расширения. [c.25] Схема расчета с внезапным замораживанием состава при некоторой температуре может иногда удовлетворительно заменить весьма сложную схему действительного процесса с учетом кинетики химических реакций. [c.26] Расчет неравновесных процессов в общем случае является частью решения конкретной газодинамической задачи, то есть связан с решением систем уравнений релаксационной газодинамики. Однако действительный процесс расширения очень часто близок к равновесному, а поэтому схема расчета равновесного расширения широко используется в практике расчетов. [c.26] В этом случае задача расчета состава смеси отделяется от газодинамической задачи и может быть рассмотрена независимо. [c.26] В настоящем Справочнике расчет процессов горения и равновесного расширения выполняется на основе приведенных выше допущений. Это позволяет рассматривать процессы как переход системы из одного термодинамического состояния в другое. Получаемые расчетом характеристики и параметры процессов являются идеальными, поскольку они основаны на использовании свойств гипотетической невязкой и нетеплопроводной равновесной смеси — идеального газа, идеальной организации и условий протекания процессов. Учет реальных условий протекания процессов и свойств рабочего тела рассматривается специ- ально в части IV Справочника. [c.26] Важным частным случаем состояния смеси является равновесное состояние, предполагающее установление в системе энергетического, химического и фазового равновесия. Состав смеси, определяемый в предположении равновесия, называют равновесным. Его обычно характеризуют числами молей Мд или парциальными давлениями рд (для идеальных газов ). Используются и относительные величины мольные доли Xq или весовые доли Zq. [c.26] Для расчета равновесного состава нужно составить и решить систему уравнений химического равновесия. В большинстве практически интересных случаев необходимо определять равновесный состав при известных (заданных) температуре и давлении. Значения всех термодинамических свойств индивидуальных веществ предполагаются известными [419]. [c.26] Рассмотрим смесь, состоящую из д различных индивидуальных веществ и находящуюся в равновесии. Некоторые из веществ присутствуют как в газовом, так и в конденсированном состояниях. [c.26] Выберем среди д веществ минимальное количество т таких, с помощью которых могут быть единственным образом записаны реакции образования оставшихся 1 = д—т веществ. Наиболее просто выбрать в качестве т веществ атомы и электронный газ, однако это не является обязательным. В дальнейшем, для краткости, будем называть любые выбранные т веществ независимыми компонентами (индекс I), оставшиеся I веществ — зависимыми (индекс /). [c.26] Уравнение закона действующих масс для газовой фазы конденсированного вещества записывается в виде (3.36). [c.27] Ф — число фаз, то есть число частей системы, обладающих однородным составом и разделенных физической границей —число независимых химических реакций в системе. [c.28] Вернуться к основной статье