ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Одномерное течение реагирующей смеси в канале с учетом кинетики химических процессов, энергообмена и трения из "Кинетика и механизм химических реакций в диссоциирующем теплоносителе - четырехокси азота " Возможность использования реагирующих систем в качестве теплоносителя и рабочего тела поставила задачу расчета параметров неравновесного потока в каналах при наличии энергообмена и трения. Вследствие тесной связи уравнений газодинамики и кинетики, как отмечено выше, даже расчет адиабатических неравновесных течений сопряжен со значительными трудностями. Еще более значительные затруднения возникают при расчете неравновесных течений в теплообменниках, турбинах и компрессорах. [c.124] Можно получить, однако, ряд полезных результатов, основываясь на решении уравнений одномерной газовой динамики. Одномерные представления широко используются при расчете реактивных двигателей, лопаточных машин, эжекторов, аэродинамических труб и испытательных стендов. Одномерная теория нереагирующих газов подробно изложена в монографиях [382—388]. [c.124] Ограничимся рассмотрением одномерного стационарного течения идеально-газовой смеси, состоящей из М компонент, между которыми протекает R химических реакций. Предположим также, что в каждой точке канала внутренние степени свободы находятся в равновесии с поступательными. Будем пренебрегать эффектами теплопроводности и диффузии. Потери импульса, обусловленные влиянием вязкостных сил, будем учитывать заданием работы трения. [c.124] Здесь a j и b j — стехиометрические коэффициенты а-й компоненты в прямой и обратной j-й реакции kj и k j — константы скоростей прямой и обратной j-й реакции, (M /KMOAb) j -сек , где tij—порядок j-й реакции. [c.125] Уравнение (3,25) считается условно справедливым для неравновесного процесса при наличии локального равновесия. Это уравнение определяет энтропию, температуру, энергию и термодинамическое давление Р. [c.128] Систему уравнений (3.5), (3.6), (3.18), (3.25) или (3.5), (3.6), (3.18), (3.26) можно привести к системе обыкновенных дифференциальных уравне1[ги [, разрешенных в явном виде. [c.128] Ограничимся для простоты рассмотрением /-й реакции. [c.131] Величину AHj назовем удельным тепловым эффектом /-й реакции при постоянных Я и р. [c.133] Уравнение (3.53) является искомым уравнением, дающим связь между конвективными производными Р п р для общего случая течения реагирующей газовой смеси при наличии энергообмена и трения. С помощью этого уравнения получим в удобной форме основные уравнения реагирующей системы. [c.133] Система уравнений (3.59) — (3.63) отражает влияние энергообмена, трения, кинетики химических реакций и геометрического фактора (изменение проходного сечения) на параметры газового потока. [c.136] Систему уравнений, описывающих параметры равновесного течения, получим следующим путем. [c.138] Из сравнения (3.68) — (3.72) и (3.84) — (3.87) следует, что математические модели равновесного и замороженного течений описываются одинаковой системой дифференциальных уравнений. Совпадение математических моделей указывает на подобие замороженных и равновесных течений. В основе этого подобия лежит тот фа-кт, что единственным источником производства энтропин [284, 285] и в первом и во втором случаях являются трение и теплообмен. Следовательно, при отсутствии трения и теплообмена замороженное и равновесное течения являются обратимыми процессами. [c.139] Из уравнений (3.59) — (3.63), (3.68) — (3.72) и (3.84) — (2.87) легко определить условия достижения и перехода сечения, в котором скорость потока становится равной локальной скорости звука. [c.139] Для упрощения ограничимся рассмотрением только /-Й реакции. [c.140] Выполнение условия (3.95) означает протекание реакции с поглощением тепла, условие (3.96) имеет место при выделении тепла. [c.141] Из анализа уравнения (3.94), таким образом, следует вывод о том, что параметры реагирующего газового потока зависят от ширины релаксационной зоны н энергетики реакции. [c.141] Качественный анализ неравновесных течений при наличии энергообмена, трения и изменения геометрии канала затруднителен. По этой причине исследование течений такого типа более удобно выполнить на основе численного интегрирования дифференциальных уравнений потока. [c.141] Вернуться к основной статье