Степень - диссоциация - продукт - сгорание
Cтраница 1
 |
Изменение удельной тяги ЖРД Луд в зависимости от теплоты сгорания Н и плотности q топлива. [1] |
Степень диссоциации продуктов сгорания возрастает с повышением температуры. Поэтому, чтобы уменьшить потери тепловой энергии на диссоциацию продуктов сгорания, желательно иметь возможно более низкую температуру в камере сгорания. [2]
Степень диссоциации продуктов сгорания зависит от числа атомов в молекуле газа. Молекулы с меньшим числом атомов более устойчивы к термической диссоциации, чем молекулы с большим числом атомов. [3]
Таким образом, степень диссоциации продуктов сгорания определяется двумя основными факторами - максимальной температурой и степенью повышения давления. Безусловно, определяющим фактором является температура. При диссоциации на него оказывают существенное влияние температура и давление процесса сгорания. [4]
Диссоциация продуктов сгорания является реакцией, обратной реакции горения газа, и степень диссоциации продуктов сгорания характеризует незавершенность процесса горения-незавершенность реакций горения. [5]
Реакция образования окиси азота идет без изменения объема, поэтому увеличение давления, уменьшая степень диссоциации продуктов сгорания, вызывает повышение равновесной температуры продуктов сгорания и лишь косвенно влияет на процесс окисления азота. [7]
Методика расчета зависит еще и от примерной температуры горения. При Гь2000 К, которая обычно соответствует горючим системам с малыми и умеренными скоростями пламени, и при атмосферном давлении степень диссоциации продуктов сгорания с образованием свободных атомов и радикалов сравнительно невелика; диссоциация не требует значительной доли энергии горючей системы. Такие продукты сгорания можно приближенно рассматривать как недиссоциированные. В этом случае допустимо рассчитывать равновесное состояние и прежде всего температуры горения по соответственно упрощенным программам. Расчет равновесного состояния при более высоких Тъ и степенях диссоциации, которые обычно соответствуют горючим смесям близкого к стехиометрическому составу, можно выполнять по приближенным методам, облегчающим расчеты; они рассматриваются ниже. Заметим, что состояние равновесия зависит от элементного состава и общего удельного энергосодержания, но не от строения и содержания исходных компонентов. [8]
Методика расчета зависит еще и от примерной температуры горения. При Гь2000 К, которая обычно соответствует горючим системам с малыми и умеренными скоростями пламени, и при атмосферном давлении степень диссоциации продуктов сгорания с образованием свободных атомов и радикалов сравнительно невелика; диссоциация не требует значительной доли энергии горючей системы. Такие продукты сгорания можно приближенно рассматривать как недиссоциированные. В этом случае допустимо рассчитывать равновесное состояние и прежде всего температуры горения по соответственно упрощенным программам. Расчет равновесного состояния при более высоких Ть и степенях диссоциации, которые обычно соответствуют горючим смесям близкого к стехиометрическому составу, можно выполнять по приближенным методам, облегчающим расчеты; они рассматриваются ниже. Заметим, что состояние равновесия зависит от элементного состава и общего удельного энергосодержания, но не от строения и содержания исходных компонентов. [9]
Продукты сгорания пламен, горящих при атмосферном давлении, за исключением реакционной зоны внутреннего конуса для ламинарных пламен, находятся в состоянии термического равновесия. Поэтому возможен расчет температуры пламени и состава продуктов сгорания на основании термохимических данных. Основная трудность расчета заключается в том, что температура и газовый состав пламени взаимосвязаны: рост температуры ведет к увеличению степени диссоциации продуктов сгорания, а затрата энергии на диссоциацию продуктов сгорания уменьшает температуру пламени. [10]
Тепло, выделившееся на поверхности зоны горения, расходуется на повышение температуры продуктов сгорания от температуры окружающей среды ( / в) до температуры зоны ( / г), на повышение температуры близлежащих слоев воздуха ( передачи тепла теплопроводностью) и на лучеиспускание. Строго говоря, тепло, выделившееся в зоне горения, идет также на нагрев капли, испарение, перегрев и разложение паров, а также на диссоциацию продуктов сгорания. Однако учитывая, что значительная доля тепла, пошедшая на испарение в том или ином виде, возвращается в зону горения, а степень диссоциации продуктов сгорания мала, ими можно пренебречь. [11]
Теоретически достижимая температура пламени является весьма важной величиной для инженеров, поскольку она представляет максимальную возможную температуру или потенциал выделившейся при данном процессе сгорания тепловой энергии, и, таким образом, определяет возможную степень превращения последней в работу. Кроме того, она определяет выбор материала для построения аппаратуры, в которой производится сжигание. Полученные такими обра-зом величины ( при допущении адиабатичности процесса) отличаются от истинной температуры пламени не более чем на 100 С. Однако расчет усложняется тем обстоятельством, что температуры, достигаемые при горении в адиабатических условиях, достаточно высоки для того, чтобы СО3 и НаО начали диссоциировать. По этой причине конечная равновесная система наряду с инертными газами, присутствовавшими в исходной газовой смеси, содержит НаО, СОа, СО, Оа, На и ОН. Так как степень диссоциации зависит от конечной температуры, а последняя, в свою очередь, зависит от общего количества выделившегося тепла, которое уменьшается с возрастанием степени диссоциации продуктов сгорания, то ясно, что расчет очень усложняется. [12]
Однако такой простейший расчет дает только приблизительный ответ на вопрос о составе продуктов сгорания ракетного топлива и его эффективности. При сгорании топлива в камере двигателя развиваются температуры примерно 3000 - 3500 С. При таких температурах продукты окисления горючего - углекислый газ и водяной пар - разлагаются. Этот процесс разложения называют термической диссоциацией. Диссоциация происходит с образованием ряда новых газообразных веществ - окиси углерода СО, окиси азота N0, радикала ОН, атомарного Н и молекулярного Н2 водорода, атомарного N и молекулярного М2 азота и др. С повышением давления в камере сгорания при той же температуре степень диссоциации продуктов сгорания уменьшается. [13]
Страницы: 1