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                                           48.611800

 Радиус 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

еще рефераты
Еще работы по асторономии, авиации, космонавтике