Энтальпия

Уравнением (2) для ПС была введена полная энтальпия, которая учитывает химическую энергию веществ. Она характеризует все запасы энергии вещества, кроме кинетической:

,

где – начальная температура отсчета. Поскольку в термодинамических расчетах постоянно имеют дело с разностями или суммами полных энтальпий, то значение можно выбирать произвольно. При расчете понятие полной энтальпии вводится также для топлива и его компонентов. Это позволяет записать баланс энергии в двигателе через полную энтальпию.

В существующих системах отсчета в качестве выбирают температуры 298,15 К; 293,15 К; и 0 К. Под химической энергией понимают то количество тепла, которое выделяется или поглощается при образовании данного вещества из некоторых исходных веществ, так называемых стандартных элементов, химическая энергия которых берется за нуль отсчета. В качестве нулей отсчета химической энергии обычно берут газообразные (графит β- модификации, электронный газ и т.д. Указанные состояния исходных веществ (они называются стандартными состояниями) являются наиболее устойчивыми и распространенными в природных условиях.

Для всех веществ при температуре :

и .

Химическая энергия равна разности энергетических уровней исходных и конечных продуктов реакции и определяется строением молекул и атомов исходных и конечных веществ и не зависит ни от давления, ни от температуры. Для определения экспериментальным путем находят теплоту образования вещества , т.е. количество тепла, которое выделяется ( <0) или поглощается ( >0) при образовании данного вещества из указанных исходных веществ, взятых в стандартном состоянии:

,

где обусловлена отличием теплоемкости исходных и конечных веществ, участвующих в реакции.

При определении для стандартных условий (температура или и давление ( 1 физ. атм.) и .

Для индивидуальных веществ при температуре Т

,

где – сумма теплот фазовых и полиморфных превращений при изменении температуры от до Т.

Полная энтальпия 1 кг двухкомпонентного топлива:

.

Значения энтальпии горючего и окислителя берут из таблиц при температуре подачи компонентов в камеру двигателя (20 или ) для высококипящих компонентов, или температуре кипения при давлении для криогенных компонентов.

Энтальпию одного условного моля двухкомпонентного топлива находят из соотношения

,

где – энтальпия горючего и окислителя, отнесенные к одному молю.

Энтальпия продуктов сгорания

,

где – число молей i-го вещества в ПС, образующееся из одного условного моля топлива.

С учетом (4)

.

Общее число молей в 1 кг ПС , где условная молекулярная масса ПС .

На основании последнего соотношения

и энтальпия 1 кг ПС

. (9)

Здесь суммирование проводится с учетом всех веществ, содержащихся в ПС.