Реферат: Жидкостные ракетные двигатели (ЖРД)
1
Оглавление
2
Аннотация
3
Задание на выпускную работу
4
Расчет параметров камеры и профилированного сопла.
Определение действительных параметров двигателя.
5
Объединено с п.4
6
Расчет охлаждения камеры двигателя.
(+ таблица в Ехселе ОХЛАЖДЕНИЕ НДМГ)
7
Расчет смесеобразования.
8
Проверочный расчет несущей способности камеры сгорания.
(+ таблица в Ехселе Прочность окружн БрХ)
9
Спец часть работы
10
Описание работы ПГС двигательной установки
11
Описание конструкции двигателя по разрезу, представленному в графической части.
12
Литература
13
Приложения
ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ.
Ракетным двигателем(РД) называют реактивный двигатель, не использующийдля своей работы из окружающей среды ни энергию, ни рабочее тело. Такимобразом, РД — установка, имеющая источник энергии и запас рабочего тела ипредназначенная для получения тяги путем преобразования любого вида энергии вкинетическую энергию рабочего тела, отбрасываемого от двигателя в окружающуюсреду.
Ракетные двигатели обладаюттремя основными характерными особенностями:
1)автономность от окружающей среды. Под автономностью РД нельзя пониматьнезависимость его параметров от окружающей среды, так как его выходныепараметры в значительной степени зависят от окружающего давления (противодавления).Под автономностью следует понимать лишь способность РД работать безиспользования окружающей среды. Поэтому эти двигатели могут работать под водой,в атмосфере и в космическом (межпланетном) пространстве;
2)независимость тяги от скорости движения аппарата, так как тяга создается в немза счет расхода запасов рабочего тела и энергии, имеющихся на этом аппарате.Поэтому эти двигатели способны функционировать при очень больших скоростяхдвижения.
3)высокая концентрация подводимой энергии на единицу массы рабочего тела,обусловленная стремлением получить максимально возможную скорость истечения(отброса) реактивной струи, и, как следствие этого, большая энергонапряженность(теплонапряженность) рабочего процесса и малая удельная масса двигателя, приходящаясяна единицу развиваемой тяги.
Израссмотренных основных характерных особенностей РД вытекают целесообразныеобласти их применения. Большое значение при этом имеет вид запасенной энергии,находящейся на борту ЛА. На современном уровне техники можно использовать в РДэнергию, запасенную в форме ядерной, электрической, тепловой и химической.
Двигатели,использующие ядерную, электрическую и тепловую энергию, составляют класс нехимическихРД. Эти двигатели пока находятся в стадии теоретических разработок и опытныхисследований.
Большинствопрактически применяемых в настоящее время РД использую? химическую энергию,носителем которой является топливо. Топливо может быть одно-, двух- .и… многокомпонентным. Чаще всего используютдвухкомпонентное топливо, состоящее из горючего и окислителя. Источникомэнергии в этом случае является реакция горения (экзотермическая, идущая свыделением тепла). Экзотермической реакцией может быть также реакцияразложения некоторых веществ, или ассоциация (рекомбинация) атомов и радикалов.Химическая энергия топлива преобразуется в камере сгорания (КС) в тепловуюэнергию продуктов реакции (продуктов сгорания). Затем тепловая энергия в соплепереходит в кинетическую энергию вытекающих продуктов сгорания (ПС), врезультате чего образуется реактивная сила (тяга).
Химические РД (в зависимости от агрегатного состояниятоплива до его использования в двигателе) можно разделить на следующие основныегруппы: жидкостные ракетные двигатели (ЖРД); ракетные двигатели твердого топлива(РДТТ); гибридные (комбинированные) ракетные двигатели (ГРД), использующиетопливо смешанного агрегатного состояния.
Основной агрегат ЖРД, где создается тяга, — КСдвигателя. На рис. 1.2 приведена камера ЖРД, работающая на двухкомпонентномтопливе. Она состоит из камеры сгорания 6 и сопла 7, конструктивнопредставляют собой одно целое. Камера сгорания имеет смесительную головку 4,на которой размещены специальные устройства — форсунки 3 и 5, служащиедля подачи компонентов топлива в КС. Стенки камеры изготавливают, как правило,двойными для создания зазора между внутренней огневой стенкой 2 инаружной силовой рубашкой /, связанных между собой с помощью гофр, ребер иливыштамповок. По зазору протекает компонент или компоненты топлива, охлаждающиеКС.
Рабочий процесс в камере ЖРД можно представить вследующем виде. Горючее и окислитель впрыскиваются под давлением в камерусгорания через форсунки, дробятся на мелкие капли, перемешиваются, испаряютсяи воспламеняются. Воспламенение (зажигание) топлива может осуществляться химии ческими,пиротехническими и электрическими средствами (часто компоненты топливаявляются самовоспламеняющимися).
<img src="/cache/referats/15078/image002.jpg" v:shapes="_x0000_i1025">
Топливо после воспламенения горит при высоких давлениях(в некоторых случаях до 15—20 МПа и более). При горении топлива образуютсягазообразные продукты сгорания (рабочее тело), нагретые до высоких температур(3000—4500 К), которые истекают из камеры сгорания в окружающее пространствочерез сопло. По мере движения ПС по длине сопла температура и давление ихуменьшаются, а скорость возрастает, переходя через скорости звука вминимальном (критическом) сечении сопла. На выходе из сопла скорость истечения достигает 2700—4500 м/с. Чем больше секундный расход массы и скоростьгаза на выходе из сопла, тем больше тяга, создаваемая КС.
Примерный характер изменения температуры Т, давления ри скорости wтоплива и газов по длинекамеры ЖРД изображен на рис. 1.3. Высокие термо- и газодинамические параметры(давление, температура, скорость) газа, а также коррозионное и эрозионное воздействиеПС на стенку камеры создают чрезвычайно тяжелые условия ее работы. Обычно длянадежной работы камеры помимо интенсивного наружного (регенеративного)охлаждения применяют специальные методы защиты: пристеночную зону с пониженнойтемпературой газа (внутреннее охлаждение), специальные термостойкие покрытиястенок и т. д. Применение внутреннего охлаждения, как правило, уменьшаетудельный импульс, что невыгодно, так как снижается экономичность двигательнойустановки.
В общем же случае ЖРД состоит из КС (или несколькихкамер), систем регулирования и подачи компонентов топлива, исполнительныхустройств для создания управляющих моментов, соединительных магистралей и т. п.Система регулирования осуществляет автоматическое поддержание илипрограммированное изменение параметров в камере для обеспечения заданныхвеличин тяги, определенного соотношения компонентов, устойчивой работы КС, атакже управляет переходными процессами, например запуском и остановкой двигателя.Для системы регулирования применяют различные клапаны, редукторы, запальныеустройства и другие элементы, называемые органами автоматики,назначение которых — осуществлять определенные опеоании в заданнойпоследовательности.
<img src="/cache/referats/15078/image004.jpg" v:shapes="_x0000_i1026">
Компонентыв камеру сгорания подают или с помощью вытеснительной системы подачи, или спомощью насоса. В последнем случае систему называют насосной. Обычно дляпривода насосов используют турбину. Поэтому агрегат, состоящий из насосов итурбин, называют турбонасосным (ТНА). Рабочее тело для привода турбиныобычно получают в газогенераторе (ГГ). Моменты, управляющие ЛА, как правило,создаются либо поворотом камеры ЖРД относительно оси, либо изменением величинытяг неподвижных камер.
Таким образом, исходноехимическое топливо является одновременно источником энергии и источникомрабочего тела для получения тяги. Совокупность отмеченных признаков определяеткласс химических РД, характерная особенность которых по сравнению с другими РД— высокие удельные расходы топлива (массовый расход топлива, приходящийся наединицу развиваемой тяги), вызванные необходимостью иметь на борту аппаратагорючее и окислитель. В связи с этим время работы химических РД ограниченозапасами топлива в аппарате, которое относительно невелико.
Из всего многообразияхимических РД ограничимся рассмотрением только жидкостного ракетногодвигателя, который занимает особое место в ракетной технике и широкоиспользуется в освоении космического пространства.
ТОПЛИВА ТЕПЛОВЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ
Топливатепловых двигателей являются носителями химический энергии и источником массырабочего тела и представляют собой расходуемые индивидуальные вещества или ихсовокупность, способные к химическим превращениям (горению, разложению) с выделениемэнергии и образованию рабочего тела — высокотемпературных продуктов. Этипродукты в конечном итоге используются для совершения механический работы. Дляпроцесса горения, 1редстав-ляющего собой быстротекущее окисление, требуетсяокислитель и горючее. Для некоторых тепловых двигателей (поршневых ДВС, воздушно-реактивных,гидроракетных) окислителем является вещество, поступающее в двигатель изокружающей среды: атмосферный воздух или забортная вода. Так как здесьокислитель не расходуется с борта транспортного средства, то в этих случаяхчасто нeделают различия между понятиями «топливо» и«горючее».
Вавтономных (ракетных) двигателях окислитель и горючее находится на борту транспортного средства, под топливом понимают совокупность окислителя и горючего. В рядеслучаев используются
однокомпонентные(унитарные) топлива, способные к экзотермическим реакциям разложения.
Химические топлива всоответствии с их агрегатным состоянием могут быть жидкими, твердыми игазообразными. Различает также топлива, соответствующие различным комбинациямназванных состояний: твердожидкие (гибридные), газожидкие, псевдожидкие, гелеобразныеи др.
Топливадля тепловых двигателей должны обладать определенными физико-химическими,эксплуатационными, экономическими и экологическими показателями,обеспечивающими эффективную и надежную с заданным ресурсом работу двигателей вразличных климатических, высотных и других условиях.
К эксплуатационным относят свойстватоплив, определяющие надежность и экономичность эксплуатации двигателя. Такимисвойствами являются детонационная стойкость (октановое тело) или склонность квоспламенению (цетановое число) углеводородных горючих для поршневых ДВС, температурные и концентрационные пределывоспламенения, пределы устойчивого горения, температура самовоспламенения,время задержки воспламенения или самовоспламенения, а также такие свойства, какиспаряемость, прокачиваемость,, склонность к образованию отложений,коррозионную активность, охлаждающие свойства, совместимость с конструкционнымиматериалами.
По своему назначению ЖРТ подразделяют на основные,пусковые и вспомогательные. Основными являются топлива, создающие всю илиосновную долю тяги двигательной установки. Пусковое топливо используют вначальный период запуска двигателя для воспламенения несамо-воспламеняющихсяпри контакте основных компонентов. На продуктах сгорания или разложениявспомогательного топлива могут работать турбины, рулевые сопла и другиеагрегаты, не создающее непосредственно основной доли тяги двигателя.
По числу основных компонентовразличают одно-, двух- и трехкомпонентные топлива. Современные ЖРД наиболеешироко используют двухкомпонентныс жидкие топлива. Такое топливо сравнительнобезопасно в эксплуатации, допускает широкий выбор компонентов. К числутрехкомпонентных топлив можно отнести топлива, состоящие из окислителя игорючего, обеспечивающих высокий уровень выделения тепла, и третьегокомпонента, продукты нагрева или разложения которого обладают малоймолекулярной массой и, следовательно, большой работоспособностью и удельнымимпульсом. В качестве третьего компонента может быть водород, метан и другиелегкие вещества. Исследуемые трехкомпонентные топлива в большинствесвоем—топлива металлосодержащие, представляющие собой окислитель и горючее, вобъеме которого равномерно распределены твердые частицы металла.
Двухкомпонентные топлива можноклассифицировать по родственным окислителям, поскольку именно окислитель,содержание которого в различных тонливах составляет 75 95% (по массе),определяет особенности топливной композиции. Различают, в частности, кислородные,азотно-кислотные, азоттетроксидные, перекись-водородные, хлорные и фторныетоплива.
В зависимости от реакционнойспособности окислителя и горючего при их непосредственном контакте топливаразделяют на самовоспламеняющиеся и несамовоспламеняющисся. Самовоспламеняющиесякомпоненты топлива во всем диапазоне эксплуатационных температур и давленийреагируют при контакте в жидкой фазе с выделением тепла, достаточного длявоспламенения топливной смеси. Воспламенение несамовоспламеняющихся в обычныхусловиях топливных пар можно обеспечить каталитическим воздействием, введениемв один из компонентов активизирующих присадок или подводом тепла от внешнегоисточника.
По интервалу температурсохранения жидкого состояния топлива или их компоненты подразделяют на высококипящиеи низкокипящие. Высококипящие компоненты топлива в условияхэксплуатации
имеют температуру кипения выше 298 К и хранятся в обычныхусловиях без потерь на испарение. Низкокипящие компоненты топлива пристандартном давлении имеют температуру кипения ниже 298 К и находится вгазообразном состоянии. Некоторые компоненты (например, аммиак NHg) можно эксплуатировать каквысококипящие при поддержании определенного (сравнительно небольшого)избыточного давления в баке. Среди низкокипящих компонентов выделяют группу такназываемых криогенных компонентов топлив, имеющих температуру кипенияниже 120 К (-153°С). Криогенный компонент нельзя хранить в жидком состоянии безпринятия специальных мер его тепловой изоляции. К криогенным компонентамотносятся сжиженные газы: кислород, водород, фтор, метан и др. Для уменьшенияпотерь на испарение и увеличение плотности возможно применение криогенногокомпонента в шугообразном состоянии, т.е. в виде подвижной грубодисперснойдвухфазной смеси твердой и жидкой фаз этого компонента.
По физической и химической стойкости втечение длительного времени различают топлива длительного хранения или стабильные,и топлива кратковременного хранения. Компоненты стабильных топлив имеют примаксимальной температуре в условиях эксплуатации или хранения давлениенасыщенного пара ниже допустимого по условиям прочности баков, обладаютстабильностью физико-химических свойств в течение заданного времени идопускают хранение в баках ракеты или других емкостях при эксплуатационных температурахи давлениях без существенных потерь.
Задание.
ОднокамерныйЖРД
Начальнаямасса m0= 13 000кг
Конечнаямасса m1= 1 300 кг
Тяговооруженность b0 = 1,1
Давлениев КС poc= 8,8 МПа
Геометрическаястепень расширения сопла <img src="/cache/referats/15078/image006.gif" v:shapes="_x0000_i1027"> 600
<img src="/cache/referats/15078/image008.gif" v:shapes="_x0000_i1028"> = <img src="/cache/referats/15078/image010.gif" v:shapes="_x0000_i1029">
Топливо:
О2+……. Стабильное горючее (НДМГ).
3. Расчетразмеров камеры и действительных параметров двигателя.
Расчет геометрии камеры ЖРД
ТОПЛИВО: О2ж+ НДМГ
Тяга камеры 140.000 кН
Давление на входе в сопло 8.80000МПа
Удельный импульс 3518.0514м/с
Расходный комплекс 1729.9965м/с
Массовые расходы:
окислителя 25.739801 кг/с
горючего 14.291759 кг/с
Параметры камеры сгорания:
а) Общие:
Коэффициент камерысгорания 0.9800000
Относительнаярасходонапряженность 1.0000000 с/м
Времяпребывания 0.002000с
Относительнаяплощадь поперечного сечения 5.7803584
Радиус 0.1273693м
Длина 0.2004792м
Объем 0.0049648м3
Радиус скругленияR1 0.1018954м
Радиус скругленияR2 0.0794655м
б) В ядре потока:
Коэффициент избыткаокислителя 0.9500000
Идеальный удельныйимпульс 3678.0345м/с
Идеальный расходныйкомплекс 1772.2600м/с
Идеальнаятемпература 3863.0800К
Молекулярнаямасса 25.337700г/моль
Массовые расходы:
окислителя 23.841951кг/с
горючего 11.752583кг/с
в) В пристеночном слое:
Коэффициент избыткаокислителя 0.15000000
Относительная долягорючего 0.2000000
Идеальный удельныйимпульс 2782.8400м/с
Идеальный расходныйкомплекс 1400.1200м/с
Массовые расходы:
окислителя 1.6978500 кг/с
горючего 2.8391759 кг/с
Параметры сопла:
Коэффициент сопла 0.9800000 Показатель изоэнтропы расширения на срезе 1.1230300 Геометрическая степень расширения 48.611800Радиус скругленияR3 0.0264885 м
Радиус минимальногосечения 0.0529770 м
Половина углараствора конического участка
сужающейся частисопла 7.0000000 рад
Коэффициенты потерьудельного импульса на
трение 0.0198067
рассеяние 0.0082720
Таблица 1
Координаты точек сопряжения контура сужающейся части сопла
-----------------------------
Точка¦ X [мм] ¦ Y [мм] ¦
----+------------+------------+
A ¦ 232.178 ¦ 127.369 ¦
B ¦ 299.122 ¦ 102.293 ¦
C ¦ 333.271 ¦ 72.533 ¦
D ¦ 385.479 ¦ 52.977 ¦
Таблица 2
Координаты контура расширяющейся части сопла
-------------------------------------------+
NN ¦ X [мм] ¦ Y [мм] ¦ Бета [рад] ¦
----+------------+------------+------------¦
1 ¦ 385.479 ¦ 52.977 ¦ 0.000000 ¦
2 ¦ 400.803 ¦ 57.860 ¦ 0.616910 ¦
3 ¦ 450.446 ¦ 90.763 ¦ 0.555199 ¦
4 ¦ 500.089 ¦ 119.762 ¦ 0.503345 ¦
5 ¦ 549.731 ¦ 145.652 ¦ 0.459031 ¦
6 ¦ 599.374 ¦ 168.990 ¦ 0.420636 ¦
7 ¦ 649.017 ¦ 190.183 ¦ 0.386983 ¦
8 ¦ 698.659 ¦ 209.542 ¦ 0.357195 ¦
9 ¦ 748.302 ¦ 227.308 ¦ 0.330604 ¦
10 ¦ 797.945 ¦ 243.674 ¦ 0.306690 ¦
11 ¦ 847.587 ¦ 258.797 ¦ 0.285045 ¦
12 ¦ 897.230 ¦ 272.807 ¦ 0.265340 ¦
13 ¦ 946.873 ¦ 285.811 ¦ 0.247308 ¦
14 ¦ 996.515 ¦ 297.902 ¦ 0.230731 ¦
15 ¦ 1046.158 ¦ 309.159 ¦ 0.215427 ¦
16 ¦ 1095.800 ¦ 319.649 ¦ 0.201247 ¦
17 ¦ 1145.443 ¦ 329.432 ¦ 0.188061 ¦
18 ¦ 1195.086 ¦ 338.560 ¦ 0.175761 ¦
19 ¦ 1244.728 ¦ 347.079 ¦ 0.164255 ¦
20 ¦ 1294.371 ¦ 355.030 ¦ 0.153462 ¦
21 ¦ 1344.014 ¦ 362.448 ¦ 0.143314 ¦
22 ¦ 1393.656 ¦ 369.367 ¦ 0.133749 ¦
-------------------------------------------+
6.<span Times New Roman"">
Расчет охлаждениякамеры двигателя.Охлаждение камеры, работающего накомпонентах: жидкий кислород + НДМГ выполняется согласно пособия для курсовогои дипломного проектирования ЖРД [ ].
Охлаждение осуществляетсяпроточным горючим (НДМГ), далее охладителем. <img src="/cache/referats/15078/image012.gif" v:shapes="_x0000_i1030">
Диаметр минимального сечения равен106 мм, диаметр выходного сечения сопла 697 мм. Давление заторможенного потокав КС Рос=8,8 МПа. Коэф-т избытка окислителя в пристеночном слое <img src="/cache/referats/15078/image014.gif" v:shapes="_x0000_i1031"><img src="/cache/referats/15078/image016.gif" v:shapes="_x0000_i1032">вх.охл.=300К.
Выбираем в качестве материаластенки сплав БрХ08 и задаемся распределением температуры стенки по длинекамеры. Распределение по длине выбираем линейное. В сверхзуковом сопле распределениетемпературы задаем двумя линейными зависимостями. Значения Тст.г.равны: в минимальном сечении 680 К, насрезе сопла 450 К, В камересгорания 580 К.
<img src="/cache/referats/15078/image018.gif" align=«left» hspace=«12» v:shapes="_x0000_s1026"><img src="/cache/referats/15078/image020.gif" v:shapes="_x0000_i1033"> на остальных участкахвсе горючее проходит через охлаждающий тракт.
Для удобства полученные значениязанесены
в таблицу 6.1.
Выбор геометрии охлаждающего тракта.
На всем протяжении камеры проходят фрезеровки.
а = 1,3<span Times New Roman";mso-hansi-font-family: «Times New Roman»;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">-
3мм., — ширина канала,б = 0,5-2 мм., — ширина ребра,
δохл = 2-4 мм., — высота ребра,
δст =0,5-3 мм., — толщина стенки.
<img src="/cache/referats/15078/image022.gif" v:shapes="_x0000_i1034">
<img src="/cache/referats/15078/image024.gif" v:shapes="_x0000_i1035">
7. Расчетсмесеобразования.
Компонентытоплива:
·<span Times New Roman"">
·<span Times New Roman"">
Подогретый НДМГ.Смесеобразование в камере сгорания осуществляетсядвухкомпонентными форсунками и центробежными жидкостными форсунками горючего для охлаждения паяного шва и огневогоднища. Применение двухкомпонентных форсунок обеспечивает смешение компонентов водной фазе вблизи плоскости форсунок в КС, что приводит к более интенсивномупротеканию процессов горения и уменьшению объема КС. Кроме того пропускнаяспособность головки с двухкомпонентными форсунками существенно выше. Правда приинтенсивном протекании процессовсгорания вблизи форсунок огневое днище головки и особенно узлы пайки форсунок вднищах будут работать при повышенных температурах, поэтому часто приходитсяорганизовывать вокруг каждой форсунки жидкостную завесу. Однако улучшениясмесеобразования за счет двухкомпонентных форсунок дает более существенныйвыигрыш в повышение надежности работы всей КС.
Определениеколичества форсунок на головке камеры.
Расчеты проведены согласно указаниям источников [], [].
Расположение форсунок на головке <span Times New Roman"; mso-hansi-font-family:«Times New Roman»;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family: Symbol">-
концентрическое, шаг а между центрами для двухкомпонентных форсунок может бытьв пределах а = 18…50 мм: а = 24 мм. Для нормального закрепления форсунки наднище вблизи стенки камеры необходимо, чтобы между стенкой камеры и центромкорпуса форсунки было расстояние, равное 5…10 мм.Если эффективную площадь головки, занятую форсунками,поделить на площадь, занятую одной форсункой на головке, то получим количествофорсунок, уместившихся на головке:
<img src="/cache/referats/15078/image026.gif" v:shapes="_x0000_i1036">
Эффективная площадь головки Fк.эф.=πR2к.эф.
Rк.эф= Rк<span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»; mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">-
а/2 = 127 <span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»; mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">- 24/2 = 115 мм,Rк<span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»; mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">-
радиус камеры сгорания, а<span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»; mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">- шаг между форсунками.Для концентрического расположения форсунок найдем количествоокружностей, умещающихся на поверхности головки. Примем расстояние междуокружностей равным шагу между форсунками, а на окружностях форсунки расположенына расстоянии шага, измеренного по хорде окружности.
Количество окружностей
<img src="/cache/referats/15078/image028.gif" v:shapes="_x0000_i1037">
Очевидно, на первой окружности число форсунок будет
<img src="/cache/referats/15078/image030.gif" v:shapes="_x0000_i1038">
На второй окружности число форсунок
<img src="/cache/referats/15078/image032.gif" v:shapes="_x0000_i1039">
На третьей окружности
<img src="/cache/referats/15078/image034.gif" v:shapes="_x0000_i1040">
На четвертой окружности
<img src="/cache/referats/15078/image036.gif" v:shapes="_x0000_i1041">
Общее число форсунок с центральной составит
n = n1 + n2 + n3 = 1+6 + 12 + 18+24 = 61.
Шаг между форсунками по мере удаления от центра чуть-чутьвозрастает.
Созданиепристеночного слоя в камере.
Для обеспечения надежного охлаждения горячих стенок камерынеобходимо создать вблизи стенок слой продуктов сгорания с пониженнойтемпературой. Это достигается постановкой дополнительный струйных форсунокгорючего по периферии головки. При этом в пристеночном слое создается местноесоотношение компонентов меньше, чем расчетное в ядре.
Необходимо обеспечить пристеночный слой наименьшимколичеством топлива, чтобы доля удельного импульса в пристеночном слое, какнеоптимального, была минимальной в общем удельном импульсе камеры.
Для более равномерного распределения компонентов в пристеночномслое необходимо ставить увеличенное число форсунок. При этом пристеночный слойполучается устойчивым по длине камеры и сохраняется газовая завеса с пониженнойтемпературой по всей длине камеры.
Однокомпонентная центробежнаяфорсунка предназначена для охлаждения паяного шва и его расход от основногогорючего составит 20%. (2,8 кг/сек) Количество форсунок — 30. Плотность НДМГ= 786 <img src="/cache/referats/15078/image038.gif" v:shapes="_x0000_i1042">
1. Выбираемугол распыла для форсунки горючего 2α = 40˚.
2. Перепаддавления на форсунке Г: ΔРф.гор.= 800000 Па
3. Пографику (рис.5.6., [4]) находим Аг = 1; μф.г.=0,44;φг = 0,66.
4. Определяемплощадь сопла форсунки горючего
<img src="/cache/referats/15078/image040.gif" v:shapes="_x0000_i1043">
dcф.г.=<img src="/cache/referats/15078/image042.gif" v:shapes="_x0000_i1044"><img src="/cache/referats/15078/image044.gif" v:shapes="_x0000_i1045"> rc=1,38 мм
5)Примем число входных отверстий i=4 .
Rвх/ rc= 2,5; следовательно Rвх=2,5rc =3,45 мм
Находим <img src="/cache/referats/15078/image046.gif" v:shapes="_x0000_i1046">
6) Определяем число Рейнольдса Reвх и выбираем коэффициенттрения <img src="/cache/referats/15078/image048.gif" v:shapes="_x0000_i1047">
<img src="/cache/referats/15078/image050.gif" v:shapes="_x0000_i1048"><img src="/cache/referats/15078/image052.gif" v:shapes="_x0000_i1049">
<img src="/cache/referats/15078/image054.gif" v:shapes="_x0000_i1050"><img src="/cache/referats/15078/image056.gif" v:shapes="_x0000_i1051">
<img src="/cache/referats/15078/image058.gif" v:shapes="_x0000_i1052">
7) Определяем эквивалентнуюгеометрическую характеристику.
Аэ1=<img src="/cache/referats/15078/image060.gif" v:shapes="_x0000_i1053"><img src="/cache/referats/15078/image062.gif" v:shapes="_x0000_i1054">
Геометрическая характеристика сучетом вязкости отличается от расчетной идеальной менее чем на 5%, то найденныеразмеры форсунки принимаем действительными.
Окончательные размерыоднокомпонентной центробежной форсунки горючего для пристеночного слоя:
Размеры
Мм
R k
3,84
h форсун
8,00
r c
1,28
r нар сопл
3,33
δ стенки
1,20
r вх
1,51
d вх
3,02
R вх
2,56
Расчет двухкомпонентной форсунки.
Рассчитаем сначала форсунку окислителя,находящуюся внутри форсунки окислителя.
1. Выбирае