Особенности расчета состава и температуры продуктов сгорания переобогащенного кислород-метанового топлива

Проанализированы особенности сжигания переобогащенного кислород-метанового топлива в газогенераторах жидкостных ракетных двигателей (ЖРД), обоснованы преимущества двухзонного представления совокупного рабочего процесса. Проведены термодинамические расчеты равновесного и замороженного составов продуктов сгорания метана в кислороде с использованием программного комплекса «Терра». Применительно к газогенератору ЖРД рассмотрены условия возникновения химической неравновесности типа установленного экспериментально отсутствия конденсированного углерода (сажи), возможность образования которого следует из выполненных в равновесном приближении расчетов. Предложена методика моделирования неравновесности при выполнении термодинамических расчетов с использованием директивных команд программного комплекса «Терра». Приведены примеры задания исходных данных для расчетов и результаты математического моделирования.

Литература

[1] Технические условия ТУ021 00480689–96. Газ горючий природный сжиженный. Топливо для ракетной техники. Санкт-Петербург, ГИПХ, 1996. 15 с.

[2] Клепиков И.А., Буканов В.Т., Мирошкин В.В., Прищепа В.И., Ромасенко Т.Я. ЖРД на метановом горючем. История, состояние и перспектива. Сб. тр. НПО Энергомаш. 2000, № 18, с. 192–204.

[3] Leontyev N.I., Kolkin Ye.N., Zavyalov V.S. KB Khimmash Lox/LNG development status. 48th Intern. Aerospace Congress, Berlin, 2000, pp. 23–28.

[4] Белов Г.В., Трусов Б.Г. Программные комплексы для термодинамического моделирования равновесных состояний продуктов сгорания топлив. Ракетно-космические двигательные установки. Сб. материалов Всерос. науч.-техн. конф., Москва, ООО «Диона», 2010, с. 21–22.

[5] Trusov B.G. Program System Terra For Simulation Phase and Chemical Equilibrium. Proc. of the 14 Intern. Symp. on Chemical Thermodynamics, St-Petersburg, 2002, pp. 483–484.

[6] Глушко В.П., ред. Термодинамические и теплофизические свойства продуктов сгорания. Москва, ВИНИТИ АН СССР, т. 3, 1973. 637 с.

[7] База данных «Термические Константы Веществ». URL: http://www.chem.msu.ru/cgi-bin/tkv.pl?show=welcome.html/welcome.html- (дата обращения 21 сентября 2014).

[8] Зимогляд В.М., Худяков В.Н. К вопросу о сажеобразовании и выбросе сажи в процессе огневых испытаний ЖРД на стендах открытого типа. Труды НПО Энергомаш, 2001, № 19, с. 251–264.

[9] Беляев Н.М. Системы наддува топливных баков ракет. Москва, Машиностроение, 1976, 336 с.

[10] Бакиров Ф.Г., Захаров В.М., Полищук И.З., Шайхутдинов З.Г. Образование и выгорание сажи при сжигании углеводородных топлив. Москва, Машиностроение, 1989. 128 с.

[11] Лапшин М. П. Разработка новых технологических решений при получении печного техуглерода. Дис. ... канд. техн. наук. Москва, 2007. 120 с.

[12] Белов Г.В. Термодинамическое моделирование: методы, алгоритмы, программы. Москва, Научный мир, 2002, 184 с.