6 / 14
С.В. Кручков, А.М. Савельев
80
ISSN 0236-3941. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Машиностроение. 2017. № 5
выходе из КС;
0
fi
H
и
0
fj
H
— мольные стандартные энтальпии
i-
го атомарного и
j-
го молекулярного компонентов;
pi
с
и
pj
с
— мольные теплоемкости
i-
го атомар-
ного и
j-
го молекулярного компонентов.
В третье уравнение системы (2) — уравнение баланса энергии — не входят
потери теплоты, вызванные работой регенеративной системы охлаждения КС.
Это обусловлено тем, что теплота, отданная ПГ в систему охлаждения, возвра-
щается затем в камеру, так как идет на подогрев горючего, протекающего по ру-
башке охлаждения и поступающего в КС.
В уравнении сохранения количества движения
2
2
к к к в в в
,
p v p v
со-
гласно первому допущению, на входе в КС учитывается только импульс воз-
душного потока. Это справедливо лишь в том случае, когда поток импульса
топлива на входе в КС много меньше потока импульса воздуха. Такая ситуация
реализуется, когда двигатель работает с избытком воздуха. Высокоскоростной
ПВРД с камерой постоянного сечения как раз удовлетворяет этому условию, так
как работа КС без теплового запирания возможна лишь при α > 1 [5].
Из решения системы (2) определяются
m
+ 3 параметров:
к
,
p
к
,
T
к
,
v
к
,
1, , .
i
p i
m
Все остальные характеристики потока ПГ на выходе из КС: парци-
альные давления молекулярных компонентов, плотность потока ПГ, их молеку-
лярная масса, энтропия и другие, определяются, исходя из значений перечислен-
ных
m +
3 параметров. Одной из важнейших характеристик ПГ является скорость
звука
к
.
a
Совместно с
к
v
скорость звука определяет число Маха на выходе из
КС —
к к к
M
v a
и позволяет судить о близости рабочего процесса в КС к ее теп-
ловому запиранию. Скорость звука
к
a
определяется выражением [6]
к
к к 0 к
2
к
к
к
к
(
)
,
1 ln ln
p v
T
c c R T
a
p
где
к
p
c
и
к
v
c
— удельные равновесные теплоемкости ПГ при постоянных давле-
нии и объеме. Методика расчета
к к
,
p v
c c
и
к
к
к
ln ln
T
p
подробно рассмотре-
на в [6].
При добавках к основному углеводородному горючему частиц твердого
топлива в ПГ возможно выпадение конденсата (оксидов B
2
O
3
, BeO, а также гид-
роксида Be(OH)
2
). Для расчета равновесия в гетерогенных системах использо-
вался метод «больших молекул», позволяющий рассчитать состав гетерогенных
систем по схеме, принятой для гомогенных продуктов сгорания [6].
Искомая скорость ПГ на срезе сопла определяется из условия постоянства
полной энтальпии в сопле:
2
c
к
к c
= 2
,
v v
H H
где
Н
с
— удельная энтальпия продуктов на срезе сопла. Скорость продуктов
сгорания на выходе из КС и их энтальпия определяются из расчета камеры.
Следовательно, для расчета скорости
v
c
необходимо знать энтальпию ПГ на