Основы теплотехники реактивных двигателей

Description

Книга предназначена в качестве учебного пособия для слушателей механических ракетных специальностей вузов, в которых не изучаются самостоятельные курсы термодинамики, гидромеханики, теплообмена и т. п. В пособии изложены физико-химические основы расчета процессов, протекающих при работе реактивных двигателей, даны методы расчета этих процессов и приведены примеры, поясняющие практическое применение теоретических основ. Некоторые методы расчета и данные анализа рабочих процессов реактивных двигателей являются результатами исследований самих авторов. Предисловие......Page 4 §. 1. Основные понятия термодинамики......Page 6 1. Рабочее тело. Понятие о термодинамическом состоянии рабочего тела и термодинамическом процессе......Page 7 2. Параметры термодинамического состояния рабочего тела......Page 8 3. Уравнение состояния идеальных газов......Page 11 4. Теплоемкость......Page 15 5. Смесь газов......Page 21 § 2. Первый закон термодинамики......Page 27 1. Теплота. Принцип эквивалентности теплоты и работы......Page 30 3. Внешняя работа газа......Page 33 4. Математическое выражение и физическое содержание первого закона термодинамики......Page 36 5. Энтальпия......Page 41 1. Процессы равновесные и неравновесные......Page 44 2. Метод исследования термодинамических процессов......Page 47 3. Изохорный процесс......Page 48 4. Изобарный процесс......Page 50 5. Изотермический процесс......Page 52 6. Адиабатный процесс......Page 53 7. Политропный процесс......Page 57 § 4. Второй закон термодинамики......Page 60 2. Цикл Карно......Page 61 3. Математическое выражение и физическое содержание второго закона термодинамики......Page 65 4. Энтропия газов......Page 68 5. Изменение энтропии идеального газа при обратимых процессах......Page 70 6. Энтропийная диаграмма (диаграмма Ts)......Page 73 7. Изменение энтропии при необратимых термодинамических процессах......Page 76 1. Краткие сведения о реальных газах......Page 78 2. Уравнение Ван-дер-Ваальса......Page 79 3. Анализ уравнения Ван-дер-Ваальса......Page 80 4. Водяной пар......Page 83 5. Энтальпия и энтропия насыщенного пара......Page 86 6. Диаграммы водяного пара......Page 90 7. Влажный воздух......Page 94 § 6. Понятие о циклах реактивных двигателей и газовых турбин......Page 95 1. Идеальный цикл ЖРД......Page 96 2. Цикл газовой турбины......Page 99 Литература......Page 101 1. Тепловая и химическая энергия вещества......Page 102 2. Тепловой эффект реакции......Page 104 3. Зависимость величины теплового эффекта от условий его определения......Page 105 4. Закон Гесса......Page 108 5. Теплота образования соединения......Page 110 2. Скорость химической реакции......Page 114 3. Сущность химического равновесия......Page 115 4. Константа равновесия......Page 116 5. Применение констант равновесия......Page 117 § 3. Влияние температуры и давления на состав реагирующей смеси......Page 118 1. Принцип Ле-Шателье......Page 119 2. Термическая диссоциация при горении топлива......Page 120 1. Химический состав компонентов топлива......Page 122 2. Кислородные потребности и возможности компонентов топлива......Page 127 3. Стехиометрическое весовое соотношение компонентов в топливе......Page 130 4. Действительное весовое соотношение компонентов в топливе......Page 132 5. Химический состав топлива......Page 134 § 5. Энергетические характеристики топлива......Page 135 1. Определение полных теплосодержаний компонентов топлива......Page 136 2. Примеры расчета полных теплосодержаний компонентов топлива......Page 139 3. Теплотворная способность вещества......Page 141 4. Расчет теплоты образования вещества по его теплотворной способности......Page 142 5. Расчет полного теплосодержания топлива......Page 143 6. Теплотворная способность топлива......Page 144 Литература......Page 145 1. Состав продуктов сгорания топлива......Page 147 2. Система уравнений и методы решения ее......Page 151 3. Расчет состава продуктов сгорания топлива без учета реакции диссоциации......Page 158 4. Расчет состава продуктов сгорания топлива с учетом пяти реакций диссоциации......Page 162 5. Расчетные формулы и порядок расчета состава продуктов сгорания с учетом семи реакций диссоциации......Page 171 6. Расчет состава продуктов сгорания с учетом трех реакций диссоциации......Page 175 1. Изобарная теплоемкость газовой смеси......Page 178 2. Кажущийся молекулярный вес смеси, газовая постоянная и удельный объем газовой смеси......Page 181 3. Полное теплосодержание и энтропия газовой смеси......Page 183 4. Определение температуры продуктов сгорания в камере (на входе в сопло)......Page 185 1. Понятие о предельно неравновесном и предельно равновесном истечении продуктов сгорания......Page 188 2. Геометрическая интерпретация процессов предельно неравновесного и предельно равновесного истечения......Page 189 3. Расчет состава и температуры продуктов сгорания на срезе сопла......Page 193 4. Определение показателя адиабаты равновесного расширения продуктов сгорания топлива......Page 199 5. Примеры расчета процессов сгорания и равновесного истечения......Page 201 Литература......Page 224 § 1. Разновидности газовых потоков......Page 226 1. Уравнение сохранения массы......Page 228 2. Уравнение движения......Page 229 3. Уравнение энергии......Page 230 4. Система уравнений для решения основной задачи газодинамики при одномерном установившемся движении газа......Page 233 5. Уравнение количества движения......Page 235 6. Обобщенное уравнение Бернулли......Page 237 7. Другие формы уравнения Бернулли......Page 239 1. Скорость звука......Page 241 2. Скорость течения газа......Page 244 3. Критические параметры потока......Page 247 4. Дозвуковое и сверхзвуковое течения газа. Число М и безразмерная скорость а......Page 249 5. Выражение параметров потока через параметры торможения и безразмерные скорости. Газодинамические функции......Page 250 1. Физическая сущность скачка уплотнения......Page 253 2. Виды скачков уплотнения......Page 255 3. Основные уравнения скачка уплотнения......Page 256 § 5. Истечение газа через сопло......Page 260 1. Связь между давлением и площадью поперечного сечения газового потока. Секундный расход газа......Page 261 2. Сопло Лаваля......Page 264 3. Расчет параметров газового потока по соплу Лаваля с помощью газодинамических функций......Page 266 4. Режимы и особенности работы сопла Лаваля......Page 270 5. Сопло с косым срезом......Page 274 6. Тепловое и расходное сопла......Page 275 7. Течение газа с учетом трения и теплообмена......Page 276 1. Вывод формулы длл силы тяги......Page 277 2. Параметры, определяющие величину силы тяги......Page 283 3. Влияние различных параметров на величину силы тяги......Page 284 4. Примеры......Page 289 1. Зависимость секундного расхода газа от условий истечения......Page 292 2. Изменение параметров газа в сосуде при истечении. Продолжительность истечения......Page 294 § 8. Дросселирование газа......Page 299 Литература......Page 303 1. Силы, действующие в жидкости......Page 304 2. Вязкость жидкости. Динамический и кинематический коэффициенты жидкости......Page 305 3. Виды движения жидкости......Page 306 4. Основные уравнения гидростатики......Page 307 §. 2. Основные уравнения гидродинамики......Page 309 2. Уравнение энергии (уравнение- Д. Берпулли)......Page 310 1. Понятие моделирования. Подобие явлений......Page 312 2. Критерии подобия Ньютона, Рейнольдса, Фруда, Эйлера и Вебера......Page 315 3. Применение методов теории размерностей к исследованию гидравлических явлений......Page 318 1. Виды гидравлических сопротивлений. Зависимость для потерянного напора......Page 320 2. Зависимости для определения коэффициента сопротивления трения по длине трубопровода......Page 325 3. Местные сопротивления. Значения......Page 329 4. Применение местных сопротивлений для измерения расхода жидкости......Page 334 1. Типы трубопроводов. Сущность расчета их......Page 338 2. Расчет простого короткого трубопровода......Page 339 3. Расчет сложного трубопровода......Page 344 1. Физическая сущность явления......Page 346 2. Основные расчетные зависимости......Page 349 3. Меры борьбы с гидравлическим ударом......Page 352 § 7. Истечение жидкости через отверстия......Page 353 1. Истечение через малое отверстие в тонкой стенке......Page 354 2. Истечение через отверстие в толстой стенке......Page 356 Литература......Page 360 1. Элементарные виды теплообмена......Page 361 2. Температурное поле......Page 364 3. Температурный градиент......Page 365 4. Тепловой поток......Page 366 2. Коэффициент теплопроводности......Page 367 3. Теплопроводность плоской стенки......Page 371 1. Процесс теплоотдачи......Page 375 2. Коэффициент теплоотдачи......Page 377 4. Тепловое подобие и его критерии......Page 380 5. Формулы для расчета коэффициента теплоотдачи......Page 383 6. Понятие о теориях теплообмена......Page 385 § 4. Радиационный теплообмен......Page 390 1. Основные законы излучения твердых тел......Page 391 2. Особенности излучения газов......Page 396 3. Лучистый теплообмен между телами......Page 398 2. Теплопередача от газов к жидкости при стационарном режиме......Page 401 3. Понятие о расчете системы охлаждения......Page 403 1. Уравнение теплопроводности и методы его решения......Page 404 2. Постановка задачи и пути ее решения......Page 405 3. Аналитическое решение уравнения теплопроводности......Page 407 4. Анализ общего решения и возможные случаи его упрощения......Page 411 5. Практические приложения решения уравнения теплопроводности......Page 415 6. Другие методы решения задачи нестационарной теплопроводности......Page 419 Литература......Page 425 Приложение 6. Таблицы газодинамических функций......Page 428