Читать онлайн «Расчеты тепловых процессов при высокой температуре»

МИНИСТЕРСТВО АВИАЦИОННОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ СОЮЗА ССР НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ №1 / РАСЧЕТЫ ТЕПЛОВЫХ ПРОЦЕССОВ ПРИ ВЫСОКОЙ ТЕМПЕРАТУРЕ Я. Б. Зельдович и А. И. Полярный ИЗДАТЕЛЬСТВО БЮРО НОВОЙ ТЕХНИКИ 1947 НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ № 1 РАСЧЕТЫ ТЕПЛОВЫХ ПРОЦЕССОВ ПРИ ВЫСОКОЙ ТЕМПЕРАТУРЕ Я, Б. ЗЕЛЬДОВИЧ и А. И, ПОЛЯРНЫЙ ВВЕДЕНИЕ Тепловые процессы, протекающие при высоких температурах, имеют широкое распространение в современной технике. Особенно большую роль эти процессы играют в реактивных Двигателях, в которых тепловая энергия газовой смеси при высокой температуре непосредствейно превращается в кинетическую. Тепловые процессы при указанных температурах имеют ряд особенностей. Изменение температуры и давления смеси неизбежно связано с изменением ее химического состава в силу диссоциации отдельных компонентов смеси. Расчет энергетического баланса процесса становится более сложным; чем в случае недиссоциированной смеси. Усложняется и определение термодинамических характеристик смеси. Данная/ё свое время Шюле [1, 2] методика расчета тепловых процессов при- высокой температуре в настоящее время явно устарела по следующим причинам: 1. Совершенно не учитывалась диссоциация воды с образованием свободных радикалов гидроксила (ОН), которая в действительности, как установлено последующими исследованиями, имеет даже большее значение, чем диссоциация на кислород и водород [3]. В продуктах сжигания топлива с теоретическим количеством кислорода диссоциация воды протекает практически по реакциих 2H20 = 20H-f H2. 2. При расчете не учитывается смещение равновесий диссоциации воды и углекислоты, происходящее вследствие диссоциации водорода и кислорода на атомы. Диссоциация кислорода на атомы Шюле вообще не учитывалась в связи с неправильным выбором значения теплоты диссоциации, 3. Сами значения термодинамических величин, приводимые Шюле (полученные по взрывному методу), не соответствуют действительности. Указанные недочеты относятся также к работе Ф. Л. Якайтиса [4], базировавшегося в своих расчетах на работах Шюле< Успешное развитие в;последующие годы статической физики и квантовой механики позволило вычислить с большой достоверностью и точностью по спектроскопии молекул термодинамические функции ряда атомов, молекул и радикалов. Такие расчеты были проделаны американскими авторами. Численные значения внутренней [энергии молекул и констант равновесия обратимых реакций диссоциации протабулированы в интервале Q-—ЗООСРК, а для некоторых веществ и до 3500—5000°К с интервалом 200°. Сводка таких величин для основных газов, имеющих значение в процессах горения, дана Льюисом и Эльбе [5, 6]. В последующих американских работах были вычислены константы равновесия для различных равновесных реакций между следующими компонентами: СН4, Hj, С, СО, v^O^i ^г^г» ^з^в' ^2*14, ^-•б"'-'12' Рассмотрение химического равновесия при наличии нескольких реакций (реакции водяного газа, диссоциации воды и углекислоты, образования гидроксила и окиси азота, диссоциации водорода, кислорода и азота на атомы) приводит к алгебраическим уравнениям высокой степени.