Материал: Шевелюк, М. И. Теоретические основы проектирования жидкостных ракетных двигателей учебное пособие для высших учебных заведений

160 Гл. 5. Характеристики топлив ЖРД

Таблица 5.9

Энергосодержание (полная энтальпия) некоторых компонентов топлива при 20э С, применяемых в образцах иностранных ракет

В дальнейшем будем пользоваться наиболее распространенной

сится к веществу, образовавшемуся в процессе химической реак­ ции. За нуль отсчета энергосодержаний принята температура 20° С (293, 16° К). При этом все вещества обладают только химической

энергией. Так как их физическое теплосодержание равно нулю, то и энергосодержание элементов при этой температуре также равно нулю.

Химическая энергия продуктов сгорания топлива в камере ЖРД (СО2, Н2О, СО, ОН, NO, Н, О и N) равна соответственно теплоте образования этих веществ, причем химическая энергия продуктов сгорания СО2, Н2О и СО отрицательна, а других газов — положи­ тельна.

Теплотой образования вещества называется действительная теплота, выделяющаяся или затрачиваемая на образование дан­ ного вещества из элементов, взятых в стандартном состоянии (угле­ род в виде графита, а кислород, водород и азот в виде молекуляр­ ных газов О2, Н2, N2).

Теплота образования горючих и окислительных элементов, а так­ же продуктов сгорания при 20° С (193,16° К) приведена в табл.

5.10.

1ВаничевА. П. Термодинамический расчет горения и истечения в области высоких температур. Изд. БИТ, 1947.

11 371

Таблица 5.10

Теплота образования и энергия диссоциации некоторых веществ при температурах 20° С (293,16° К) и 25° С (298,16° К)

В принятой нами системе отсчета энергосодержание данного горючего или окислителя в общем случае состоит из:

1)физического теплосодержания, которое может быть положи­

тельным или отрицательным, в зависимости от того, нагрето или охлаждено используемое в двигателе вещество, относительно той температуры, при которой дана его теплота образования;

2)теплоты перехода вещества из одного агрегатного состояния

вдругое, если теплота образования относится не к тому агрегат­ ному состоянию, в котором данное вещество применяется в двига­ теле (эту теплоту необходимо учитывать с соответствующим зна­ ком) .

Физическим теплосодержанием называется то количество тепла,

которое затрачивается на нагрев при постоянном давлении данной весовой единицы химически неизмененного вещества от выбранной температуры отсчета То до температуры Т, при которой оно приме­ няется в двигателе. Это тепло равно ср (Т—То) ккал/кг,

где ср ккал]кг °C — средняя удельная теплоемкость вещества при

постоянном давлении.

Теплотой образования называется та энергия, которая выделяет­ ся или поглощается при образовании данного вещества из элемен­ тов, взятых в стандартном состоянии.

Теплота образования и химическая энергия не равны друг дру­ гу, хотя и связаны между собой, потому что в процессе образова­ ния вещества при любой температуре, отличной от абсолютного

нуля, всегда происходит изменение физического теплосодержания.

Это объясняется различными значениями теплоемкости веществ,

нуля в процессе химической реакции не происходит изменение фи­ зического теплосодержания, и поэтому теплота образования в точ­ ности равна химической энергии.

Так как химическая энергия топлива определяется теплотой

образования горючего и окислителя, то чем больше значения будет иметь теплота образования компонентов топлива, тем выше будет его теплотворность. Поскольку теплота образования различных веществ изменяется в широких пределах и может быть положитель­ ной и отрицательной, то с этой точки зрения более выгодно то топ­

ливо, компоненты которого имеют положительную теплоту образо­ вания.

1 ата и 20° С в количестве Qp. пер = — 106 000 ккал^кмоль, т. е.

IB = Qp обр + Qp пер = — 57 785 j- ( — 10 600) = — 68 385 ккал\кмоль

11