Расчет двигателя орбитального маневрирования
Дипломная работа - Разное
Другие дипломы по предмету Разное
ку
.
Здесь
где динамическая вязкость, равная
Тогда коэффициент трения ? равен:
Определяем эквивалентную геометрическую характеристику центробежной форсунки:
Сравним
Значит, значения принимаем за окончательные. Определяем остальные размеры форсунок:
где h - высота камеры закручивания; Rk - радиус камеры закручивания.
6. Проектирование охлаждающего тракта камеры ЖРД
Организация охлаждения камеры ДЛА является одним из важнейших вопросов его проектирования, так как связана с исключительно высокими тепловыми потоками в стенки камеры.
Охлаждение будет состоять из двух видов: радиационное и наружное.
6.1 Радиационное охлаждение насадка сопла
Осуществляется излучением теплоты стенкой в пространство. Причем тепловое излучение стенки будет тем интенсивнее, чем выше ее допускаемая температура.
Расчет радиационного охлаждения камеры осуществляем по следующему алгоритму:
определяем конвективный тепловой поток qк:
где ?ж -коэффициент теплоотдачи
где СРж.ст. =2,181, ?ж.ст=26,396, Тк= 1937 К.
Таблица 6.1- Результаты расчетов охлаждения камеры
d *10-3, м0,2553,6510,4770,6240,698?г6,6813,472,131,301,07qk(1000),Вт/м26260,6173257,72002,21226,021000,71qk(1500) ,Вт/м22533,5361318,35810,26496,14404,96qk(1600) ,Вт/м21910,14993,96610,89374,06305,32
- выбираем материал для соплового насадка - ниобиевый сплав [3];
- определяем лучистый тепловой поток qл
где ?ст- степень черноты для ниобиевого сплава равна ?ст=0,2 [3].
Таблица 6.2- Результаты расчетов
Тг,К100015001600qk,Вт/м220001012513107,2
строим график зависимости конвективного теплового потока от диаметра соплового насадка;
строим график зависимости лучистого теплового потока от температуры стенки соплового насадка;
проводим прямую через два графика и определяем диаметр, при котором можно ставить сопловой насадок (рис. 6.1).
Рисунок 6.1-Условия радиационного охлаждения стенки сопла
Учитывая, что в КС и особенно в области критического сечения тепловые потоки во много раз выше, то, очевидно, здесь эта система охлаждения непригодна. Однако в соплах с большим расширением и низким давлением на срезе тепловые потоки в области среза становятся настолько низкими, что радиационное охлаждение оказывается вполне приемлемым.
Поэтому проектируемый двигатель будет иметь участок сопла, начиная с относительной площади Fотн=4,059 и до конца сопла (Fотн=24,49) с радиационным охлаждением.
6.2 Проточное охлаждение камеры
Расчет охлаждения камеры осуществляем по следующему алгоритму:
свой газодинамический профиль разбиваем на 6 участков, расположенных на небольших расстояниях друг от друга, так как уравнения для расчета охлаждения предназначены только для цилиндрических участков.
задаемся температурой стенки со стороны газа на каждом участке для стали:
- определяем тепловой поток в газовую стенку от продуктов сгорания, включающий конвективную и лучистую составляющие, решение проводим итерационным методом с помощью следующих зависимостей. Для стали:
Коэффициенты теплоотдачи от газа к стенке и от стенки к жидкости, которые определяются как:
,
,
находим температуру подогрева охладителя вдоль проточной части по формуле:
;
определяем температуру стенки со стороны жидкости;
-по уравнению теплопроводности находим температуру газовой стенки
,
и сравниваем ее с принятой в начале расчета; если расхождение превышает 5%, то задаемся новой температурой газовой стенки и повторяем расчет.
Используя данный алгоритм, с помощью программы Ohl, рекомендованной кафедрой, был проведен расчет охлаждения. В программу были введены следующие значения: массовые расходы охладителя и топлива, давления на срезе сопла и в камере сгорания, температуры сгорания и входа охлаждающей жидкости в тракт, объемные доли в газовой смеси камеры сгорания О2,N2,H2,CO,NO,CO2,H2O, высота охладительного тракта (hохл=0,8мм),толщина горячей стенки (Sst=1мм), расстояние между гофрами живого сечения(а sr=7мм), толщина ребра и гофра (b=0,3мм).
Из предложенных в программе материалов (Х12Н9Т, медь, бронза) был выбран первый. В итоге выходит, что жидкость не закипает, скорость движения жидкости по тракту охлаждения лежит в пределах допустимых значений, W=6,01 м/с. Такие результаты нас удовлетворяют. Их и будем использовать в дальнейшем. Результаты представлены в приложении А.
6.3 Расчет коллектора
Определяем диаметр подводящего патрубка - d1. Принимаем скорость жидкости в трубопроводе - wж=10 м/с, тогда площадь проходного сечения подводящего патрубка вычисляется по формуле:
Получаем
Диаметр подводящего патрубка
Площадь коллектора вычисляем по эмпирической формуле:
;
Радиус коллектора
Площадь охлаждающего тракта на срезе сопла
Суммарная площадь всех отверстий подвода жидкости в охлаждающий тракт
.
Чтобы определить размеры отверстия подвода компонента, зададимся их диаметром. Примем диаметр отверстия dотв=7 мм.
Зна