4.Определение параметров продуктов сгорания на выходе из сопла

Расчет параметров в выходном сечении сопла ведут в следующей последовательности:

1.Для равновесного и изоэнтропического (s=const) расширения продуктов сгорания кислородно-водородного топлива можно принять ориентировочно k=1,15.

Предварительно ожидаемая температура в выходном сечении сопла определяется по следующему соотношению:

2.Далее задаёмся тремя значениями температуры T_a^’, T_a^”, и T_a^”’ в районе ожидаемой температуры. Для каждого значения температуры рассчитываем состав продуктов сгорания.

3. Находим значение энтропии S^’_{a ,} S^’’_a , S^”’_a для каждого значения температуры.

У нас получилось для T=1700 : S_a=17,011; i_па=-9341,8 ; μ_∑=14,814.

T=1800 : S_a=17,19; i_па=-9025 ; μ_∑=14,813.

T=1900 : S_a=17,36; i_па=-8699 ; μ_∑=14,810.

T=2000 : S_a=17,44; i_па=-8379 ; μ_∑=14,808.

4. Строим график

и из условия равенства энтропии продуктов сгорания в камере и на срезе сопла

определяем температуру продуктов сгорания в выходном сечении сопла.

, кДж/кг ,кДж/кг

i

S

,К

Рис. 2 Зависимость энтальпии и молекулярной массы продуктов сгорания на выходе от температуры.

Таблица 4 – Результаты расчета параметров продуктов сгорания на выходе из сопла(при трех заданных и найденных значениях температуры )

,К	,кг/кмоль	, кДж/кг	,кДж/кг	, Дж/кг К
1700	14,814368	-9341,8	17,011	561,240
1800	14,8130806	-9025	17,19	561,287
1900	14,810256	-8699	17,36	561,394
2000	14,808032	-8379	17,72	561,456
1923	14,81	-8632	17,44	561,412

5.Расчёт основных параметров камеры ракетного двигателя

1. Теоретическая скорость истечения ѡ_с:

Уравнение Бернулли для газа 1кг, основанное на законе сохранения энергии, применительно к сечению на входе в сопло (принимается , что скорость газа в камере ) и к его выходному сечению имеет следующий вид:

Отсюда теоретическая скорость истечения рабочего тела на выходе из сопла:

Если полная энтальпия выражается в кДж/кг то постоянное число 2000 выносится из под корня.

м/с.

2. Плотность рабочего тела в выходном сечении сопла:

0,0469

3. Теоретический удельный импульс:

Неизвестное значение отношения определяем из уравнения массового расхода через произвольное сечение сопла, имеющие площадь :

или ,

Тогда м/с или 4215,1(Н с/кг)

4. Теоретический расход рабочего тела:

Теоретический расход рабочего тела, необходимый для создания заданной по заданию расчета тяги .

=100000/3941=25,37 кг/с.

5. Теоретическая площадь выходного сечения сопла находится из уравнения массового расхода через произвольное сечение:

6. Показатель равновесного расширения «k» находится по зависимости , которая получается после алгебраических преобразований из уравнения равновесного процесса расширения

и уравнения состояния идеального газа

где - газовая постоянная смеси газов.

При этом используются известные параметры смеси газов на входе в сопло и на выходе из него, полученные в результате термодинамического расчета .

7. Удельный импульс давления (комплекс )

8. Площадь критического сечения сопла можно рассчитать по формуле

9. Действительный удельный импульс тяги (с учетом потерь)

10. Действительный массовый расход рабочего тела :

11. Расходы окислителя и горючего:

Из этих соотношений получается

21,12 кг/с