- •Термодинамический расчет и проектирование камеры жрд
- •Введение
- •Выбор системы подачи топлива, схемы и основных парметров двигателя
- •Выбор системы подачи топлива
- •Выбор схемы двигателя
- •1.3. Выбор давлений в камере сгорания и в выходном сечении сопла
- •1.4. Определение оптимального соотношения компонентов в камере
- •1.4.1. Формирование целевой функции
- •1.4.1.2. Определяется значение показателя степени целевой функции c.
- •1.4.1.3. Записывается в окончательном виде сформированная целевая функция.
- •1.4.2. Выбор типа внутреннего охлаждения камеры двигателя
- •1.4.3. Определение оптимального коэффициента избытка окислителя в ядре потока при создании пристеночного слоя смесительной головкой
- •1.5. Выбор и определение потерь удельного импульса из-за несовершенства процессов в камере сгорания и сопле
- •Термодинамический расчет камеры
- •2.3.Идеальный расходный комплекс камеры
- •2.4.Действительный расходный комплекс камеры
- •2.17.Средняя молярная масса рабочего тела на выходе из сопла
- •2.19.Среднее значение скорости газа в выходном сечении сопла
- •3. Определение параметров системы подачи топлива
- •3.2 Выбор и обоснование структурной схемы подачи топлива
- •3.2 Характеристики генераторного газа
- •3.3. Определение параметров турбонасосной системы подачи топлива в двигателе без дожигания генераторного газа
- •4. Профилирование внутреннего контура камеры
- •4.1 Определение объема камеры сгорания
- •Профилирование и определение объема докритической части сопла
- •4.3. Основные геометрические размеры камеры сгорания
- •4.4. Профилирование внутреннего контура сверхкритической части сопла
- •5. Определение подогрева компонента в тракте охлаждения камеры. Влияние неадиабатности процесса
- •5.1. Подогрев компонента топлива в тракте охлаждения
- •5.2. Влияние неадиабатности процесса на удельный импульс тяги
- •Список использованной литературы
- •Приложения
Приложения
αок=0,4
Исходный состав: ( C2H8N2 [ 823.6 , 2.72 ] - 1.0000) +
( N2O4 [ -212.5 , 1.548 ] - 1.2248)
Состав, моль/кг: C 14.958 H 59.832 N 26.924 O 23.933
1-й параметр: p(кам) =7.5
2-й параметр: I(кам) =253.205
расширение: p(кам) / p(a) =100
-------------------------------------------------------------------------------
Равновесные параметры при p(кам)=7.5 МПа, p=7.5 МПа (камера, СИ):
p=7.5 T=2322.03 v=0.150206 S=12.4817 I=253.205
U=-728.696 M=58.3514 Cp=2.26781 k=1.27215 Cp'=2.33571
k'=1.26535 Ap=0.0004329 Bv=0.0004328 Gt=0.133462e-6 MMg=17.1375
Rg=485.155 Cpg=2.26781 kg=1.27215 Cp'g=2.33571 k'g=1.26535
Mu=0.0000667 Lt=0.315348 Lt'=0.329097 Pr=0.479314 Pr'=0.473041
A=1193.72 z=0 n= - w=0 Mach=0
Равновесные концентрации (мол.доли):
O = 0.6475e-7 O2 = 0.9902e-8 H = 0.7663e-3 H2 = 0.37391
OH = 0.4663e-4 HO2 = 0.1119e-9 H2O = 0.13819 H2O2 = 0.5638e-9
N = 0.2747e-8 N2 = 0.23064 N3 = 0.7441e-13 NO = 0.1930e-5
NO2 = 0.3990e-11 N2O = 0.5042e-9 NH = 0.7754e-7 NH2 = 0.8168e-6
NH3 = 0.1054e-3 N2H2 = 0.1139e-9 N2H4 = 0.1026e-11 HN3 = 0.1053e-11
HNO = 0.3898e-8 HNO2 = 0.1313e-10 NH3O = 0.6043e-11 C = 0.3066e-12
CO = 0.2407 CO2 = 0.0156 C2O = 0.2804e-10 C3O2 = 0.5978e-11
CH = 0.3101e-11 CH2 = 0.4877e-9 CH3 = 0.1639e-6 CH4 = 0.4298e-5
C2H = 0.1966e-11 C2H2 = 0.7076e-8 C2H3 = 0.2459e-10 C2H4 = 0.2772e-9
C2H5 = 0.5356e-12 C2H6 = 0.1237e-11 C3H = 0.3453e-13 CHO = 0.2607e-5
CHO2 = 0.1604e-6 CH2O = 0.2767e-5 CH2O2 = 0.8795e-6 CH3O = 0.2804e-
10CH4O = 0.7978e-13 C2H4O2 = 0.1069e-11 CN = 0.2244e-8 CN2 = 0.4174e-10
C2N = 0.3661e-13 C2N2 = 0.2109e-10 NCO = 0.3372e-9 HCN = 0.2913e-4
HNC = 0.9158e-8 C2HN = 0.2594e-12 C3HN = 0.3214e-11 N2C = 0.6015e-8
e- = 0.9930e-11 H- = 0.7148e-13 OH- = 0.4598e-12 H3O+ = 0.8674e-11
NH4+ = 0.2508e-11 CHO+ = 0.1747e-12 CN- = 0.8955e-12
Равновесные параметры при p(кам)=7.5 МПа, p=4.1268 МПа (кр.сечение, СИ):
p=4.12681 T=2045.69 v=0.240431 S=12.4817 I=-378.997
U=-1226.6 M=58.3359 Cp=2.22242 k=1.27917 Cp'=2.25933
k'=1.27456 Ap=0.0004898 Bv=0.0004897 Gt=0.242420e-6 MMg=17.1421
Rg=485.026 Cpg=2.22242 kg=1.27917 Cp'g=2.25933 k'g=1.27456
Mu=0.0000613 Lt=0.283631 Lt'=0.283631 Pr=0.480044 Pr'=0.488017
A=1124.46 z=0 n=1.26991 w=1124.46 Mach=1
Frel=1 F'=0.0002138 Isp=2006.85 B=1603.65
Равновесные концентрации (мол.доли):
O = 0.3303e-8 O2 = 0.5073e-9 H = 0.2110e-3 H2 = 0.37671
OH = 0.8187e-5 HO2 = 0.4104e-11 H2O = 0.13585 H2O2 = 0.4282e-10
N = 0.1284e-9 N2 = 0.23072 NO = 0.2304e-6 NO2 = 0.1176e-12
N2O = 0.4508e-10 NH = 0.7260e-8 NH2 = 0.1669e-6 NH3 = 0.8613e-4
N2H2 = 0.1399e-10 N2H4 = 0.1651e-12 HN3 = 0.7189e-13 HNO = 0.3203e-
HNO2 = 0.6253e-12 NH3O = 0.5128e-12 CO = 0.23838 CO2 = 0.01801
C2O = 0.2257e-11 C3O2 = 0.1809e-11 CH = 0.9352e-13 CH2 = 0.4914e-10
CH3 = 0.6808e-7 CH4 = 0.6130e-5 C2H = 0.1292e-12 C2H3 = 0.6681e-11 C2H4 = 0.2373e-9 C2H5 = 0.2426e-12
CHO = 0.6688e-6 CHO2 = 0.3970e-7 CH2O = 0.1537e- CH3O = 0.4963e-11 C2H4O2 = 0.7117e-12 CN = 0.2044e-9 C2N2 = 0.4648e-11 NCO = 0.3089e-10 HCN = 0.1678e-4 C2HN = 0.2021e-13 C3HN = 0.1095e-11 N2C = 0.9619e-9 H3O+ = 0.4026e-12 NH4+ = 0.2798e-12 CN- = 0.5107e-13
Равновесные параметры при p(кам)=7.5 МПа, p=0.075 МПа (вых.сечение, СИ):
p=0.075 T=934.056 v=5.84861 S=12.4817 I=-3035.87
U=-3334.5 M=56.4823 Cp=1.95467 k=1.31623 Cp'=7.08728
k'=1.19692 Ap=0.0017889 Bv=0.0017137 Gt=0.000015 MMg=17.7047
Rg=469.614 Cpg=1.95467 kg=1.31623 Cp'g=7.08728 k'g=1.19692
Mu=0.0000361 Lt=0.150399 Lt'=0.686836 Pr=0.46919 Pr'=0.372517
A=709.194 z=0 n=1.25757 w=2564.79 Mach=3.61649
Frel=10.6648 F'=0.0022803 Isp=2735.82 B=-
Равновесные концентрации (мол.доли):
H = 0.2519e-9 H2 = 0.40045 OH = 0.7761e-13 0.09633
N2 = 0.2383 NH2 = 0.5759e-13 NH3 = 0.8666e-4 CO2 = 0.07893 CH3 = 0.1809e-9 CH4 = 0. C2H4 = 0.2322e-7 C2H5 = 0.1084e-12 C2H6 = 0.6411e-7
CHO = 0.1852e-11 CHO2 = 0.9592e-13 CH2O = 0.3032e-
C2H4O2 = 0.7635e-11 C3H6O = 0.1897e-13 HCN = 0.5071e-6
αок=0,85
Исходный состав: ( C2H8N2 [ 823.6 , 2.72 ] - 1.0000) +
( N2O4 [ -212.5 , 1.548 ] - 2.6027)
Состав, моль/кг: C 9.237 H 36.949 N 24.940 O 31.406
1-й параметр: p(кам) =7.5
2-й параметр: I(кам) =75.090
расширение: p(кам) / p(a) =100
-------------------------------------------------------------------------------
Равновесные параметры при p(кам)=7.5 МПа, p=0.075 МПа (вых.сечение, СИ):
p=0.075 T=1877.38 v=8.36391 S=10.9999 I=-4112.18
U=-4639.85 M=40.1874 Cp=1.81816 k=1.22515 Cp'=1.87025
k'=1.21866 Ap=0.0005339 Bv=0.0005339 Gt=0.0000133 Mg=24.8834
Rg=334.133 Cpg=1.81816 kg=1.22515 Cp'g=1.87025 k'g=1.21866
Mu=0.0000598 Lt=0.170462 Lt'=0.170462 Pr=0.638092 Pr'=0.656373
A=874.303 z=0 n=1.16611 w=2893.88 Mach=3.30993
Frel=12.5493 F'=0.0028902 Isp=3110.64 B= -
Равновесные концентрации (мол.доли):
O = 0.2568e-6 O2 = 0.8205e-6 H = 0.1811e-3 H2 = 0.05502
OH = 0.1035e-3 HO2 = 0.3326e-9 H2O = 0.40454 H2O2 = 0.3871e-9
N = 0.8804e-10 N2 = 0.3103 NO = 0.6635e-5 NO2 = 0.2463e-10
N2O = 0.2060e-9 NH = 0.5391e-9 NH2 = 0.1437e-8 NH3 = 0.1358e-6
HNO = 0.4517e-9 HNO2 = 0.1214e-10 CO = 0.08286 CO2 = 0.14699
CH3 = 0.1583e-12CH4 = 0.2353e-11 CHO = 0.5420e-8 CHO2 = 0.6543e-8
HCN = 0.2364e-8 HNC = 0.9326e-13 N2C = 0.1577e-12 e- = 0.1382e-12
αок=0,9
Исходный состав: ( C2H8N2 [ 823.6 , 2.72 ] - 1.0000) +
( N2O4 [ -212.5 , 1.548 ] - 2.7558)
Состав, моль/кг: C 8.861 H 35.442 N 24.810 O 31.898
1-й параметр: p(кам) =7.5
2-й параметр: I(кам) =63.367
расширение: p(кам) / p(a) =100
Равновесные параметры при p(кам)=7.5 МПа, p=0.075 МПа (вых.сечение, СИ):
p=0.075 T=1997.33 v=8.63608 S=10.8701 I=-4120.14
U=-4671.16 M=39.0032 Cp=1.8175 k=1.21717 Cp'=1.90912
k'=1.20787 Ap=0.0005043 Bv=0.0005041 Gt=0.0000133 MMg=25.639
Rg=324.286 Cpg=1.8175 kg=1.21717 Cp'g=1.90912 k'g=1.20787
Mu=0.0000626 Lt=0.174383 Lt'=0.176152 Pr=0.652251 Pr'=0.678249
A=884.406 z=0 n=1.15193 w=2892.58 Mach=3.27065
Frel=13.0575 F'=0.0029856 Isp=3116.5 B= -
Равновесные концентрации (мол.доли):
O = 0.3219e-5 O2 = 0.1810e-4 H = 0.3308e-3 H2 = 0.03211
OH = 0.4285e-3 HO2 = 0.5723e-8 H2O = 0.42187 H2O2 = 0.2895e-8
N = 0.5647e-9 N2 = 0.31802 NO = 0.4487e-4 NO2 = 0.6312e-9
N2O = 0.1394e-8 NH = 0.1536e-8 NH2 = 0.1730e-8 NH3 = 0.4949e-7
HNO = 0.2420e-8 HNO2 = 0.1548e-9 CO = 0.0589 CO2 = 0.16828
CH3 = 0.2812e-13 CH4 = 0.1364e-12 CHO = 0.5249e-8 CHO2 = 0.1134e-7
CH2O = 0.5904e-9 CH2O2 = 0.7081e-8 CN = 0.1427e-12
HCN = 0.7135e-9 HNC = 0.5401e-13 N2C = 0.1269e-12 e- = 0.6918e-12
αок=0,95
Исходный состав: ( C2H8N2 [ 823.6 , 2.72 ] - 1.0000) +
( N2O4 [ -212.5 , 1.548 ] - 2.9089)
Состав, моль/кг: C 8.514 H 34.054 N 24.689 O 32.352
1-й параметр: p(кам) =7.5
2-й параметр: I(кам) =52.562
расширение: p(кам) / p(a) =100
Равновесные параметры при p(кам)=7.5 МПа, p=0.075 МПа (вых.сечение, СИ):
p=0.075 T=2113 v=8.88902 S=10.7476 I=-4101.69
U=-4674.28 M=37.9523 Cp=1.81634 k=1.21026 Cp'=2.17798
k'=1.18247 Ap=0.0004898 Bv=0.0004893 Gt=0.0000134 Mg=26.3489
Rg=315.549 Cpg=1.81634 kg=1.21026 Cp'g=2.17798 k'g=1.18247
Mu=0.0000652 Lt=0.178545 Lt'=0.231076 Pr=0.663286 Pr'=0.61454
A=887.391 z=0 n=1.13876 w=2882.45 Mach=3.24822
Frel=13.5971 F'=0.0030838 Isp=3113.73 B= -
Равновесные концентрации (мол.доли):
O = 0.3869e-4 O2 = 0.4875e-3 H = 0.4697e-3 H2 = 0.01452
OH = 0.00169 HO2 = 0.1055e-6 H2O = 0.43304 H2O2 = 0.2217e-7
N = 0.2771e-8 N2 = 0.32511 NO = 0.3180e-3 NO2 = 0.1934e-7
N2O = 0.9921e-8 NH = 0.3186e-8 NH2 = 0.1455e-8 NH3 = 0.1269e-7
HNO = 0.1193e-7 HNO2 = 0.2214e-8 CO = 0.03228 CO2 = 0.19204
CHO = 0.3176e-8 CHO2 = 0.1562e-7 CH2O = 0.1453e-9 CH2O2 = 0.3854e-8
CN = 0.9408e-13 NCO = 0.1165e-11 HCN = 0.1155e-9 N2C = 0.5624e-13
OH- = 0.1341e-12 H3O+ = 0.2322e-11 NO+ = 0.3620e-12
αок=0,97
Исходный состав: ( C2H8N2 [ 823.6 , 2.72 ] - 1.0000) +
( N2O4 [ -212.5 , 1.548 ] - 2.9701)
Состав, моль/кг: C 8.382 H 33.529 N 24.644 O 32.523
1-й параметр: p(кам) =7.5
2-й параметр: I(кам) =48.476
расширение: p(кам) / p(a) =100
Равновесные параметры при p(кам)=7.5 МПа, p=0.075 МПа (вых.сечение, СИ):
p=0.075 T=2145.35 v=8.9447 S=10.7006 I=-4085.55
U=-4663.18 M=37.6097 Cp=1.81363 k=1.20834 Cp'=2.51645
k'=1.16412 Ap=0.0004991 Bv=0.000498 Gt=0.0000135 MMg=26.5889
Rg=312.701 Cpg=1.81363 kg=1.20834 Cp'g=2.51645 k'g=1.16412
Mu=0.000066 Lt=0.179473 Lt'=0.287214 Pr=0.666533 Pr'=0.577903
A=882.717 z=0 n=1.13503 w=2875.42 Mach=3.25747
Frel=13.7623 F'=0.0031107 Isp=3108.73 B= -
Равновесные концентрации (мол.доли):
O = 0.9153e-4 O2 = 0.00175 H = 0.4638e-3 H2 = 0.00955
OH = 0.00268 HO2 = 0.3092e-6 H2O = 0.43463 H2O2 = 0.4645e-7
N = 0.4212e-8 N2 = 0.3273 NO = 0.6549e-3 NO2 = 0.7202e-7
N2O = 0.2047e-7 NH = 0.3476e-8 NH2 = 0.1127e-8 NH3 = 0.6477e-8
HNO = 0.2012e-7 HNO2 = 0.6073e-8 HNO3 = 0.1136e-12 CO = 0.02257
CO2 = 0.20031 CHO = 0.2052e-8 CHO2 = 0.1541e-7 CH2O = 0.6669e10
CH2O2 = 0.2682e-8 CN = 0.5615e-13 NCO = 0.1057e-11
HCN = 0.4291e-10N2C = 0.3027e-13 e- = 0.3687e-11 OH- = 0.2543e-12
αок=1
Исходный состав: ( C2H8N2 [ 823.6 , 2.72 ] - 1.0000) +
( N2O4 [ -212.5 , 1.548 ] - 3.0620)
Состав, моль/кг: C 8.193 H 32.771 N 24.578 O 32.771
1-й параметр: p(кам) =7.5
2-й параметр: I(кам) =42.571
расширение: p(кам) / p(a) =100
Равновесные параметры при p(кам)=7.5 МПа, p=0.075 МПа (вых.сечение, СИ):
p=0.075 T=2157.99 v=8.91108 S=10.632 I=-4052.68
U=-4628.67 M=37.2489 Cp=1.8037 k=1.2073 Cp'=2.82144
k'=1.15218 Ap=0.0005121 Bv=0.0005104 Gt=0.0000135 MMg=26.8464
Rg=309.701 Cpg=1.8037 kg=1.2073 Cp'g=2.82144 k'g=1.15218
Mu=0.0000663 Lt=0.178664 Lt'=0.328219 Pr=0.669803 Pr'=0.570332
A=876.024 z=0 n=1.13311 w=2861.9 Mach=3.26692
Frel=13.847 F'=0.0031137 Isp=3095.43 B= -
Равновесные концентрации (мол.доли):
O = 0.2014e-3 O2 = 0.00718 H = 0.3653e-3 H2 = 0.00511
OH = 0.00401 HO2 = 0.9266e-6 H2O = 0.43259 H2O2 = 0.9700e-7
N = 0.4946e-8 N2 = 0.32923 NO = 0.00137 NO2 = 0.2991e-6
N2O = 0.4291e-7 NH = 0.2849e-8 NH2 = 0.6419e-9 NH3 = 0.2492e-8
HNO = 0.3086e-7 HNO2 = 0.1778e-7 HNO3 = 0.6620e-12 CO = 0.01264
CO2 = 0.2073 CHO = 0.8829e-9 CHO2 = 0.1236e-7 CH2O = 0.1995e-10
CH2O2 = 0.1491e-8 NCO = 0.6547e-12 HCN = 0.9450e-11 O3 = 0.3974e-13
e- = 0.4485e-11 OH- = 0.4306e-12 H3O+ = 0.2222e-11 NO+ = 0.2707e-11
αок=1,1
Исходный состав: ( C2H8N2 [ 823.6 , 2.72 ] - 1.0000) +
( N2O4 [ -212.5 , 1.548 ] - 3.3682)
Состав, моль/кг: C 7.618 H 30.474 N 24.379 O 33.521
1-й параметр: p(кам) =7.5
2-й параметр: I(кам) =24.692
расширение: p(кам) / p(a) =100
Равновесные параметры при p(кам)=7.5 МПа, p=0.075 МПа (вых.сечение, СИ):
p=0.075 T=2065.22 v=8.39781 S=10.4199 I=-3911.28
U=-4450.19 M=36.6803 Cp=1.75101 k=1.2109 Cp'=2.1886
k'=1.17668 Ap=0.0005043 Bv=0.0005037 Gt=0.0000134 MMg=27.2626
Rg=304.973 Cpg=1.75101 kg=1.2109 Cp'g=2.1886 k'g=1.17668
Mu=0.0000648 Lt=0.168199 Lt'=0.229102 Pr=0.674738 Pr'=0.619165
A=860.334 z=0 n=1.13987 w=2805.7 Mach=3.26117
Frel=13.5478 F'=0.0029931 Isp=3030.18 B= -
Равновесные концентрации (мол.доли):
O = 0.2538e-3 O2 = 0.04097 H = 0.9532e-4 H2 = 0.00109
OH = 0.00403 HO2 = 0.2405e-5 H2O = 0.41224 H2O2 = 0.1674e-6
N = 0.1490e-8 N2 = 0.33101 NO = 0.00261 NO2 = 0.1564e-5
N2O = 0.8235e-7 NH = 0.5635e-9 NH2 = 0.8602e-10 NH3 = 0.2810e-9
HNO = 0.2639e-7 HNO2 = 0.5659e-7 HNO3 = 0.5694e-11 CO = 0.00261
CO2 = 0.20508 CHO = 0.5771e-10 CHO2 = 0.3611e-8 CH2O = 0.8814e-12
CH2O2 = 0.3009e-9 NCO = 0.6453e-13 HCN = 0.2036e-12 O3 = 0.2682e-12
e- = 0.1516e-11 OH- = 0.2539e-12 H3O+ = 0.3234e-12 NO+ = 0.1467e-11