Урок 03. Определение параметров топлива (ч.2)
У меня сейчас вечер, если у Вас тоже, добрейший Вам вечерочек! Если же Вы читаете этот урок не вечером, то наверно у Вас экзамен, и Вы зашли на сайт со своего смартфона чтобы что-то подсмотреть. Удачи! 🙂
Сегодня у нас по плану энтальпия топлива и плотность смесей. Давайте начнём.
Сначала немного поговорим о самом понятии — энтальпия. Не вдаваясь в глубокие дебри, сразу скажу, что энтальпия — это энергия. Если Вы, как сейчас говорят, погуглите в инете, то найдёте определения самых разных видов энтальпий. Среди прочих нас будет интересовать термодинамическая энтальпия и энтальпия сгорания.
Термодинамическая энтальпия это количество энергии, затраченной на образование вещества из исходных химических элементов. Для веществ, состоящих из одинаковых молекул (H₂, O₂ и пр.), она равна нулю.
Энтальпия сгорания имеет смысл только при условии протекания химической реакции. Для разных веществ и реакций существуют экспериментально полученные при нормальных условиях значения этой величины. Чаще всего для горючих это полное окисление в среде кислорода, для окислителей — окисление водорода заданным окислителем. Причем значения могут быть как положительными, так и отрицательными в зависимости от вида реакции.
Сумму термодинамической энтальпии и энтальпии сгорания называют полной энтальпией вещества. Собственно этой величиной и оперируют при тепловом расчёте камер ЖРД.
Узнать значения энтальпий топливных компонентов можно в справочной литературе или, например, в этом разделе. Обращаю Ваше внимание, что говоря в нашем случае об энтальпии, мы имеем в виду удельную энтальпию, т.е. количество энергии, отнесенное к единице массы. Единица измерения — Дж/кг.
Где взять энтальпию отдельных веществ мы выяснили. Но, как мы знаем, часто компоненты являются смесью 2-х, а иногда и более веществ. Как подсчитать энтальпию такого компонента? Дело тут осложняется тем, что при смешивании веществ происходит растворение одного вещества в другом. При растворении может выделяться или поглощаться тепло, и эту тепловую энергию необходимо учитывать. С другой стороны дело упрощается, потому что в инженерных расчетах обычно учитывают только теплоту растворения воды в некоторых веществах.
В ниже приведенной таблице как раз и указана теплота растворения воды Qр в этих некоторых веществах.
| Вещество | Qр, кДж/кг |
|---|---|
| Азотная кислота | -1360 |
| Перекись водорода | -46 |
| Этиловый спирт | -59 |
В общем случае энтальпия компонента, состоящего из нескольких веществ, может быть посчитана по формуле
Давайте разберёмся, что здесь что. Энтальпию каждого из веществ умножаем на соответствующую ему массовую долю, и всё складываем. Затем теплоту растворения каждого из веществ в других также умножаем на соответствующую массовую долю и тоже складываем. И наконец, складываем сумму энтальпий и сумму теплот растворения. Запутанно получилось. На практике всё проще, т.к. учитываем только растворение воды. Смотрим пример.
Пример
Найдём энтальпию 96% азотной кислоты. Состав: HNO3 — 96%, H₂O — 4%.
Смотрим в справочные данные. I(HNO3) = -2764 кДж/кг, I(H2O) = -15880 кДж/кг. Теплота растворения воды в азотной кислоте согласно таблице Qр (HNO3) = -1360 кДж/кг.
Подставляем в формулу
Как видите, в итоге очень простые вычисления.
Осталось посчитать энтальпию топлива по формуле, которая очень похожа на расчёт массовых долей.
Пример
Вычислим энтальпию уже знакомой нам топливной пары НДМГ + АТ при Km = 2,79.
Смотрим в справочник или идём по ссылке и выписываем значения энтальпий топливных компонентов: IНДМГ = 828 кДж/кг и IАТ = -207 кДж/кг.
Подставляем и путём нехитрых вычислений получаем результат
Ну а теперь, как и обещал, несколько слов о плотности.
Плотности веществ — величины известные, и особых трудностей работа с ними вызывать не должна. Однако, как всегда, ситуацию несколько портят топливные компоненты, являющиеся механическими смесями. Посмотрим, как можно определить плотность компонента в этом случае.
Конечно же, для этого тоже есть формула, и выглядит она так
тахта угловая Москва магазин. Parlux 3500 фен купить.
Думаю должно быть всё понятно. Если не очень, смотрите пример ниже.
Сразу приведём формулу для расчёта общей плотности топлива
Пример
Не будем ничего особо выдумывать и найдём плотность АК-20.
Состав и свойства этого компонента мы уже не раз смотрели в таблице физических свойств компонентов.
Ещё пример
Определим плотность топлива НДМГ + АТ при Km = 2,79.
Итак, в сегодняшнем уроке мы разобрались в том, что такое энтальпия и как её посчитать. А также научились определять плотность сложных компонентов и топлива в целом.
Этим уроком я завершаю небольшой раздел по определению физических и энергетических свойств топлив. На следующем уроке будем начинать изучать очень большой и трудоёмкий термодинамический расчёт камеры. Но не пугайтесь — дорогу осилит идущий.
А на сегодня всё. Всего Вам хорошего!
| « | Урок 02. Определение параметров топлива (ч.1) | Урок 04. Тепловой расчёт камеры. Способ первый — быстрый | » |
