Общая форма уравнения сохранения энергии применительно

                        к камере ракетного двигателя.   

Примем систему координат, связанную со стенками канала, относительно которой рабочее тело имеет скорость движения W (рис.17).

При составлении уравнения сохранения энергии будем учитывать следующие виды обобщенных работ в разных формах движения на 1 кг рабочего тела:

- механическое продавливание массы рабочего тела по каналу с учетом сжимаемости, осуществляемое за счет разности давлений среды на входе и выходе из потока

.

- работу химических превращений компонентов, составляющих рабочее тело

- тепловое воздействие

 – удельное значение энтропии.

- механическое воздействие на поток – (компрессор, турбина)

- обобщенная работа кинетического движения

- работа трения о стенки на участке dL

- изменение внутренней энергии теплового движения dU.

Общий закон сохранения энергии:

 или

Применяя для реагирующих рабочих тел известное нам понятие полной энтальпии (), запишем уравнение сохранения энергии в следующем виде:

Общая форма уравнения сохранения энергии записывается применительно к камере ракетного двигателя с учетом ряда упрощающих допущений, необходимость введения которых определяется требованиями достаточной простоты расчета и современным уровнем знаний о процессах в реагирующих смесях.

Эти допущения следующие:

- химические реакции в камере сгорания и расширения газа в сопле происходят стационарно;

- газообразные продукты сгорания являются идеальными газами;

- процесс сгорания топлива и расширение газов в сопле происходит без теплообмена с внешней средой;

- тепловыделение в камере происходит при постоянном давлении;

- смешение горючего и окислителя идеально, все химические реакции в камере сгорания идут до полного химического и энергетического равновесия. Состав, термодинамические и газодинамические характеристики постоянны по сечению;

- между конденсированными и газообразными продуктами реакции существует химическое, температурное и скоростное равновесие;

- течение в сопле одномерное и без отрыва потока от стенок;

- расширение в сопле без трения;

- при течении продуктов сгорания по соплу в каждом сечении имеет место химическое и энергетическое равновесие.

В соответствии с допущениями, общая форма уравнения сохранения энергии примет вид  

Применительно к сечениям "н-к" получим (рис.18):

Так как  (камера изобарическая), то . Tак как  – энтальпия топлива поступающего в камеру сгорания, a - энтальпии продуктов сгорания в конце камеры сгорания , то  т. е. процесс в камере сгорания ракетного двигателя является изоэнтальпийным.

Для сечений "к-а" имеем , но, так как много меньше , то . Согласно допущению, , следовательно, S=const и , т. е. процесс в сопле является изоэнтропийным.

Рассмотренные условия являются дополнительными уравнениями к системе для определения температуры в камере сгорания и на срезе сопла.