Химически замороженные течения

Итак, уравнение диффузии для химически замороженного течения [c.207]

Характерное время стационарного горения 324 Химическая кинетика 52 Химически замороженные течения 206 [c.461]

Возможны и некоторые другие модели изоэнтропического расширения, полезные для разного рода инженерных оценок. Рассматривается, например, химически замороженное течение, когда все остальные релаксирующие параметры, кроме молярных долей компонентов, изменяются в соответствии с соотношениями равновесной термодинамики. [c.251]

Рис. 6.2. Зависимость удельного импульса в пустоте 1у и температуры Т от г при а = 1, Ро = 15 МПа 1 — равновесное течение, 2 — химически неравновесное течение, 3 — химически замороженное течение, 4 — течение с замороженными химическими реакциями и энергией колебательных степеней свободы

Возможны и некоторые другие модели изоэнтропического расширения, полезные для разного рода инженерных оценок. Рассматривается, например, химически замороженное течение, когда все остальные релаксирующие параметры, кроме молярных долей компонент, изменяются в соответствии с соотношениями равновесной термодинамики. Рассматривается также течение, когда заморожены лишь фазовые переходы, конденсация или кристаллизация. Такое рассмотрение позволяет оценить предельное влияние конденсации и кристаллизации на параметры течения. Наконец, возможно рассмотрение замороженного двухфазного течения, когда изменение всех параметров, кроме скорости и температуры частиц, происходит равновесно, а эти последние неизменны в процессе истечения. [c.42]

Из условий /(4.4.9) с учетом определения ( )ункций Рг, следует когда 6 < 1 (это имеет место для химически замороженного течения), стационарный режим теило- и массопереноса устойчив. Возникновение неустойчивости возможно в каждом из следующих двух случаев [50] [c.171]

Во втором предельном случае (когда газ сильно диссоциирован), характеризуемом малыми скоростями рекомбинаций, вся теплота передается за счет диффузии. Практически это может происходить в потоке, если время химической реакций велико по сравнению с характерным временем движения частиц. Такие потоки называют замороженными. В замороженном течении атомы, образующиеся при диссоциации, диффундируют по направлению к холодной стенке, где затем рекомбинируют. Освобождающаяся при этом энергия зависит от каталитических свойств стенки, проявляющихся в различных значениях скорости каталитической реакции рекомбинации. Можно предполагать, что все действительные процессы теплопередачи находятся между указанными двумя предельными случаями. [c.703]

Исследования показывают, что тепловой поток к поверхности тела более существенно зависит от вдува в условиях замороженного течения в ударном слое, т. е. когда химические реакции отсутствуют. [c.472]

Как показали расчеты на ЭВМ, в рамках кинетической схемы. Л. А. Вулиса температура поверхности и скорость массового уноса (ру) , при наличии гомогенной химической реакции незначительно отличаются от соответствующих знг-чений этих характеристик, полученных для замороженного течения. [c.415]

Таким образом, увеличение числа Re при неравновесном протекании химических реакций в связи со снижением влияния эффекта химических реакций приводит к меньшему относительному увеличению теплообмена по сравнению с замороженным течением. На рис. [c.70]

Если считать, что скорости химических реакций внутри пограничного слоя равны нулю (замороженное течение), то уравнения ламинарного пограничного слоя [Л. 7-2] в окрестности точки торможения затупленного тела будут иметь вид [c.171]

В случае когда химический состав заморожен, т. е. dYj = 0, имеем dS = 0. Это означает, что замороженное течение является изоэнтропическим. [c.22]

Рис. 3. Изменение химического состава продуктов сгорания вдоль сопла с переходом от равновесного к замороженному течению [53].

Заметим, что в предельном равновесно-замороженном течении, когда газ в окрестности носка находится в равновесии, а затем замораживается, доля связанной энергии физико-химических превращений (а следовательно, и влияние их) оказывается наибольшей (см. рис. 11.18). [c.284]

При быстром изменении состояния газа (течение в сопле, при обтекании тел и др.) термодинамическое равновесие может не успевать устанавливаться. В этом случае надо рассматривать неравновесные процессы. Однако в некоторых случаях изучение неравновесных процессов упрощается. Так, из опытов известно, что распределение энергии по различным степеням свободы частиц происходит крайне неодинаково, время установления равновесия по колебательным степеням свободы на несколько порядков больше, чем по поступательным и вращательным степеням свободы, еще более медленно осуществляется равновесие по составу смеси при диссоциации и ионизации. Инертность, с которой устанавливается химическое равновесие, а также замедленное возбуждение колебательных степеней свободы позволяют ожидать, что в тех случаях, когда время релаксации какого-либо из инертных процессов намного больше характерного времени процесса, возникают условия замороженного течения, [c.85]

В трансзвуковой области имеет место некоторое повышение температуры па линиях тока с малыми радиусами кривизны. Повышение температуры за угловой точкой сопла отмечалось и в работах [81, 144]. Оно связано с характером протекания неравновесных процессов II не имеет места в равновесном и замороженном течениях. Действительно, большой градиент давления в трансзвуковой области вызывает резкое замораживание химических реакций, которые затем начинают интенсивно осуществляться при последующем переходе в область с меньшим градиентом давленпя, что приводит к выделению тепла и повышению температуры. Другая особенность в распределении температуры имеет место вблизи выходного сеченпя сопла, где при малых градиентах давления течение стремится к локальному равновесному состоянию, что приводит к повышению неравновесной температуры па выходе из сопла и изменению концентраций в сторону из равновесных значений. [c.274]

Отметим некоторые общие закономерности изменения параметров неравновесных двухфазных потоков в соплах. Очевидно, что скорости частиц ниже равновесной скорости и скорости газа в неравновесном течении, а температура их выше. Скорость и температура газа могут быть равны, превышать или быть меньше соответствующих параметров в равновесном течении в зависимости от величины Св ср. Среднемассовая скорость смеси в неравновесном течении меньше, чем в равновесном. Давление и удельный импульс неравновесного течения при заданном отношении площадей ниже, чем в равновесном течении, и выше, чем в замороженном. Число М в неравновесном течении, определенное по замороженной скорости звука, меньше числа М равновесного течения, определенного по скорости звука фиктивного газа с и за счет снижения газовой постоянной в последнем. (Напомним, что в химически неравновесном течении имеет место обратное соотношение). [c.215]

Подводя итоги рассмотрения, можно сказать, что на звуковой предел мощности трубы вид используемого уравнения состояния пара влияет мало. Модель идеального газа по срав- ению с равновесной двухфазной моделью пара дает для натриевых тепловых труб завышение звукового предела до 5%-Учет реакции рекомбинации-диссоциации молекул в натриевом паре приводит, наоборот, к понижению звукового предела до 4% по сравнению с моделью химически замороженного потока. Эти два уточнения действуют в противоположные стороны, и их влияние взаимно компенсируется. Неучет влияния трения может давать довольно значительные отклонения по сравнению с моделями, не учитывающими трения в паре. Простейшей моделью, дающей удовлетворительные результаты, является модель течения идеального газа, замороженного по отношению к химическим и фазовым превращениям. Влияние трения является наиболее важным фактором, и учет его существенно улучшает согласование расчетных и экспериментальных значений звукового предела мощности. [c.79]

Если Da- 0, то Тхим Тгидр и, как мы уже отмечали выше, влияние химических реакций в газовой фазе на состав газа и его физические свойства незначительно, т. е. имеет место химически замороженное течение. Выбор физических свойств определяется конкретными условиями задачи. [c.31]

Ряд прикладных задач требует подробного знания параметров дальнего следа, оставляемого телами при спуске в атмосфере с гиперзвуковой скоростью. К их числу необходимо отнести задачи, связанные со взаимодействием электромагнитных волн с возмущенной при пролете областью атмосферы. Это важно, например, при исследовании метеорных явлений или при обеспечении качества радиосвязи со спускающимися аппаратами и т.д. Важнейшими из отмеченных характеристик течения являются электронная концентрация температура потока Т и температура электронов Т . При спуске в атмосфере условия течения в дальнем следе могут сильно меняться от ламинарного режима на больших высотах до турбулентного при полетах на малых, от химически замороженного течения при малых значениях плотности окружающей среды верхней атмосферы до равновесного вблизи поверхности Земли. Необходимо отметить, что к настоящему времени течения в дальних следах достаточно подробно исследованы [1-9]. В ряде расчетно-теоретических работ эта область течения рассматривалась как в рамках совершенного газа, так и, где это необходимо, с учетом химических реакций. Между тем в условиях гиперзвукового полета и разреженной среды возможно не только неравновесное протекание химических реакций, но и достаточно сильное отклонение от состояния термического равновесия. Анализ времен релаксации различных физико-химических процессов в условиях низкотемпературной плазмы дальнего гиперзвукового следа показывает, что возможны колебательная неравновссность отдельных молекул (прежде всего молекул О2 и N2, если ограничиться рассмотрением течений "чистого" воздуха без учета возможных добавок естественного или искусственного происхождения) и отрыв температуры электронов 7,, от температуры поступательно-вращательных степеней свободы тяжелых частиц Т. Термическая неравновссность, важная сама по себе, влияет и на остальные параметры потока. Основные закономерности подобных течений выявлены в [7-10]. Данная работа является продолжением указанных исследований на всем протяжении гиперзвукового спуска в атмосфере. [c.154]

Фиг. 2. Профили (по высоте спуска Н) осевых значений концентраций электронов Се, N . для варианта I в сечениях на расстоянии X от тела / - X = 2 - + 50с/, -Х + ЮОс/ 4-N . для химически замороженного течения в сечении X = Х + 100с/

На фиг. 2 изображены профили относительной массовой и числовой Л, , концентрации электронов на оси следа. Как и в случае температур, приведенных на фиг. 1, быстрое уменьшение с, ш N на больших высотах объясняется главным образом сильным влиянием вязкостных свойств среды диффузионными процессами, влияние которых увеличивается с уменьшением числа Ке , и, в меньшей степени, конвективным разбавлением. Течение на таких больших высотах (выше 70 км) в условиях низкой плотности практически заморожено, и химическая кинетика никакого влияния на электронную концентрацию не оказывает. По мере спуска тела уменьшается роль вязкостных свойств среды - диффузионного переноса, но из-за возрастания плотности растет влияние химических реакций на снижение электронной концентрации. Как только по мере спуска потоки диффузии вновь возрастают при появлении турбулентности на рассматриваемом участке следа, концентрация электронов быстро падает. Роль химической кинетики в уменьшении электронной концентрации в отличие от совместного вклада диффузии и конвективного разбавления легко проследить, сравнив два графика фиг. 2 при X = lOOd пунктирную кривую, соответствующую химически замороженному течению, и сплошную, определенную с учетом неравновесных химических реакций. [c.160]

Может рассматриваться также другой крайний случай протекания химических реакций. В некоторых случаях в газовых потоках химические реакции могут идти достаточно медленно. Однака непосредственно на обтекаемых поверхностях реакции могут проходить весьма интенсивно. В этом случае химическими реакциями в газовом потоке пренебрегают, или, иными словами, рассматривают замороженное течение (в уравнениях (1.25) члены = 0) на обтекаемых поверхностях при этом рассматривается химически равновесная смесь, для которой выполняются законы действующих масс. [c.15]

Одним из факторов, который может влиять на величину т]), является каталитическая активность аблирующего материала. Чен [44] рассдютрел задачу теплообмена с поверхностью при изменяющейся в широких пределах каталитической активности и наличии дшссообмена. Он предположил, что течение является химически замороженным, и рассмотрел вдув воздуха в диссоциированный пограничный слой воздуха. Используя метод подобия, Чен численным методом решил уравнения сохранения, получив выражение для теплового потока в функции каталитической активности стенки Kui- Отношение тепловых потоков для двух предельных случаев — при нулевой активности и при полностью каталитической поверхности — имеет в принятых в настоящей статье обозначениях следующий вид [c.389]

Предельными случаями Н. т. являются равновесное и замороженное. В равновесном течении характерное время физ.-хим. процесса много меньше характерного газодинамич. времени, г. е. принимается, что физ.-хим. процессы происходят мгновенно. В замороженном течении, наоборот, время протекания физ.-хим. процесса много больше характерного газодинамич. времени, т. е. за характерное время перемещения объёма среды химической реакции или физического превращения не успевают совершиться. [c.328]

Замечено, что переходная область от равновесного к замороженному течению очень узка, и, согласно Брэю, при рассмотрении течения с множеством химических реакций можно выбрать одну определяющую реакцию, которая и станет предметом исследования. Хотя существует целый ряд элементарных стадий химического превращения, все же к наиболее медленным стадиям следует отнести процессы рекомбинации атомов при тройном соударении. Разумеется, в каждом конкретном случае следует выбирать соответствующую определяющую реакцию. Например, для системы Н2—О2 такой реакцией является [c.23]

Следы за тупыми телами. Метод Блума и Штайгера [1091 не ограничен только химически замороженными или равновесными течениями и может применяться не только для упрощенных граничных условий на поверхности раздела, но и для более общих граничных условий. Этот метод основан на предположении, что ядро следа является полностью турбулентным, турбулентное движение в ядре устойчиво и нетурбулентные потоки массы, отсасываемые ядром, мгновенно становятся турбулентными. Кроме того предполагалось, что ядро следа развивается внутри внешней области завихренного течения. Таким образом, все параметры потока на поверхности раздела являьотся функциявш расстояния в направлении потока и заранее неизвестны. На основе этих предположений вполне обоснованно требование равенства ламинарного и турбулентного касательных напряжений на поверхности раздела. Если турбулентная вязкость гораздо больше ламинарной, т. е. если из требования равенства касательных напряжений на поверхности раздела следует Ur г, и всегда Ыг, [c.158]

Где Ср1 — теплоемкость г-го компонента при постоянном давлении, полученная с учетом только возбуждения поступательных и вращательных степеней свободы, а го, — молярная доля -го компонента в камере сгорания. Для иллюстрации на рис. 6.2 представлена зависимость удельного импульса в пустоте и температуры от относительного радиуса r = для того же топлива (горючее — (СНз)2ККНг, окислитель — N204) в предельных случаях течення равновесного, химически замороженного и течения с замороженными химическими реакциями и энергией колебательных степеней свободы. [c.255]

Отличие колебательных температур, а следовательно, колебательных энергий компонентов от равновесных значений приводит к изменению газодинамических параметров потока в сопле. Общий характер измепеиия параметров в перавиовесном течешш с колебательной релаксацией аналогичен случаю химически неравновесного течения. Температура газа, давление, скорость п импульс в неравновесном течении меньше соответствующих значений в равновесном течении, и больше, чем в замороженном. Плотпость газа по-прежнему изменяется незначительно при изменении характера протекания процесса. Расчеты показывают, что при небольших значениях параметра Ф (<10 МПа мм) отличие давления и 6 температуры газа от соответствующих равновесных значении может составлять 10—20 7о. В предельном случае колебательно-замороженного течения, иа- чинающегося от критического сечения сопла (4 =0), эти различия могут составлять 40—50 % (рис. 6.2). [c.285]

Методы расчета равновесного и замороженного течений весьма сложных смесей продуктов сгорания, в которых происходят перечисленные выше физико-химические превращения, изложены в первом томе фундаментального десятитомного справочника [33]. В остальных томах этого справочника приведены таблицы параметров смеси для различных композиций, полученные в одномерном приближении. Такого рода таблицы, так же как и h—5-диаграммы, позволяют определить параметры в любой точке изоэнтропического потока, если в этой точке известен один какой-либо термодинамический параметр и параметры торможения, по аналогии со случаем одномерного течения газа с постоянным отношением удельных теплоемкостей. Действительно, условие изоэнтропич-ности S—S p, p)= onst или S=S p, Т)= onst доставляет связь между давлением и плотностью (температурой), а термическое и калорическое уравнения состояния вместе с уравнением сохранения энергии позволяют определить температуру (плотность) и скорость, а также молярные доли различных компонент, массовую долю конденсата и т. д. [c.42]

Методы расчета равновесного и замороженного течений в сопле весьма сложных смесей продуктов сгорания, в которых происходят перечисленные выше физико-химические превращения, изложены в первом томе фундаментального десятитомного справочника [33] В остальных томах этого справочника приведены таблицы параметров смеси для различных композиций, полученные в одномерном приближении. Такого рода таблицы, так же как и (А—5) [c.191]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...