NASA-Bibliothek

Von der NASA-Bibliothek wurden anfangs nur die 83 Substanzen verwendet, die auch mit allen Leitungstypen klassischer Zusammensetzung verfügbar sind.

Um alle Substanzen der NASA-Bibliothek in Ebsilon nutzen zu können, wurde ein neuer Fluid-Typ eingeführt. Damit wird vermieden, dass auf jeder Leitung 2000 leere Werte vorhanden sein müssen. Beim NASA-Fluid werden nur für die Substanzen Werte gespeichert, für die die Konzentration >0 ist.

Mit diesem Leitungstyp ist es möglich, bei der Berechnung des chemischen Gleichgewichts mit Bauteil 134 (Gibbs-Reaktor) alle bei der Gleichgewichtsberechnung betrachteten Substanzen auch in Ebsilon zu nutzen.

Die Berechnung der Stoffdaten für diesen Leitungstyp erfolgt mit den NASA-Algorithmen für ideale Gase. Dabei werden keine Phasenübergänge betrachtet, insbesondere auch nicht für Wasser. Man sollte deshalb darauf achten, dieses Fluid nur in Bereichen einzusetzen, in denen alle Bestandteile gasförmig sind (die Einhaltung dieser Bedingung wird nicht überprüft!).

Zur vereinfachten Berechnung von chemischen Reaktionen wurden die Enthalpie-Nullpunkte in der Original-Bibliothek so gewählt, dass Differenz der Ausgangs- und Eingangsstoffe der Reaktion die Bildungsenthalpie ergeben, also gewissermaßen der Heizwert in der Enthalpie mit enthalten ist. Bei der Einbindung der Bibliothek in Ebsilon wurde jedoch die in Ebsilon übliche Unterscheidung von Enthalpie und Heizwert wieder eingeführt, und zwar in der Weise, dass die Differenz der NASA-Enthalpie bei der aktuellen Temperatur zur NASA-Enthalpie bei T=0°C in Ebsilon als Enthalpie angezeigt wird (wodurch diese bei T=0°C für alle Substanzen ihren Nullpunkt hat). Die NASA-Enthalpie bei T=0°C wird dann in Ebsilon als Heizwert angezeigt. Hierbei kommen sowohl negative als auch positive Werte vor, entscheidend ist jeweils die Differenz zwischen Eingangs- und Ausgangsstoffen.

Die in Ebsilon übliche Konvention, den Endprodukten einer vollständigen Verbrennung einen Heizwert von 0 zuzuordnen, wurde hier nicht durchgeführt, da intuitiv nicht klar ist, was das jeweilige Endprodukt ist (da es in vielen Fällen unterschiedliche Oxidationsstufen gibt). Aus diesem Grunde wurden die NASA-Werte einfach beibehalten.

Die NASA-Bibliothek enthält auch die Elemente C, H, O, N, S und Cl. Die in der Bibliothek enthaltenen Daten beziehen sich dabei auf einatomige Gase dieser Elemente, wie sie bei Temperaturen von etlichen Tausend °C oder bei extrem geringen Drücken (beispielsweise in interstellarer Materie) vorkommen. Um die in Ebsilon übliche Verwendung als Elementaranalyse für feste und flüssige Brennstoffe zumindest näherungsweise zu unterstützen, wurden für diese Elemente folgende Änderungen an der NASA-Bibliothek
durchgeführt:

• Für „tiefe“ Temperaturen (<= 1500°C für C, O, N, S, Cl, <=1250°C für H) werden die cp-Koeffizienten nach FDBR für „Kohle (alter Modus)“ verwendet
  
• Die cp-Koeffizienten nach NASA werden erst bei höheren Temperaturen verwendet (für C ab 1865.511 °C, für H ab 4000 °C, für O ab 2109 °C, für N ab 2030 °C, für S ab 2302 °C und für Cl ab 2311°C)
  
• Im Zwischenbereich wurden für C, O, N, S, Cl die FDBR-Polynome extrapoliert bis zu dem Punkt, wo das cp nach FDBR mit dem NASA-Wert übereinstimmt, um einen glatten Übergang zu ermöglichen. Bei H ist das cp des einatomigen Gases erheblich höher (20 kJ/kgK im Vergleich zu 2 kJ/kgK bei FDBR), so dass es hier keinen Schnittpunkt gab und stattdessen ein Spline verwendet wurde, mit Übereinstimmung der Werte und der Ableitungen an den beiden Randpunkten. Der untere Randpunkt wurde auf 1250°C gelegt, weil das FDBR-Polynom darüber wieder abfällt und sich wieder weiter vom NASA-Wert entfernt.
  
• Die Integrationskonstanten für die Enthalpie und die Entropie wurden für alle Bereiche (auch den NASA-Hochtemperaturbereich von 6000 bis 20000 K) angepasst, um einen glatten Übergang zu ermöglichen.
  
• Bei der Entropie stimmt die Anpassung mit FDBR allerdings nur bei einem Druck von 1 bar, da die Entropie bei NASA druckabhängig ist (ideales Gas!).
  
• Für spezifisches Volumen und Dichte liefert NASA die Werte für das ideale Gas. Sie sind deshalb deutlich anders als Ergebnisse für feste Substanzen.