Прямоточные воздушно-реактивные двигатели Бондарюк М.М. Ильяшенко С.М., страница 61

Температура активной зоны Тр — — 2000с К. Температура' теплоносителя на входе в реактор Тг= 800', ва выходе из него Т =1800ок. Параметры сплава т = 700 кг!мз. х = 0,006 ккал/лг еек град, е = = 0,25 ккал/кг град. Скорость расплава ге=10лг/сек. Лиаметртрубопроводов и=25 мм. Расход теплоносителя 1ЧО 0,24 400000 Сгт, — 384 кг/сек. е (Тз Тг) 0,25 (1800 — 800) Проходное сечение трубопроводов для теплоносителя 6 384 з = — = = 0,055 хгз = 550 емз. гвт 10 700 Число труб 4з 4 550 и= — = =112.

ядз 3 14 2,5з Критерий Пекле игетс 0,025 1О 700 0,25 Ре — — ' ' — 740. аЛ 9,8.0,006 Критерий Нуссельта Ип = 3,2+0,021рео,з 32+0021 740о,з 7 3 Козффициент теплопередачи от стенки к жидкому металлу Мпх 7,3 0,006 аи = = ' ' = 1,75 ккал/еек мз град. Н 0,025 3:0 Среднелогарифмический температурный напор Тз Тт 1800 800 ат— — 640'. Р т 1п Т вЂ” Т 2000 в 800 Т вЂ” Тз 2000 — 1800 л з Допустим, что трубы сделаны из жаростойкой стали, для которой 1,=001 клал/м ггн град, толщина стенок а= 2,5 мм. Тепловым сопротивлением активной зоны пренебрегаем. Г1оверхность теплообменника найдем из уравнения Атр = атемЗт Т; 1 АТ 1 Ь Лт3т+а 3 Ь + атемлтепл Аго амба Лт5т амЛтотем У(~ / 1 Ь.'Л 96000 г 1 0,%125 Л ( — + ' )=123мт АТ ~ а Лт ) 640 ~ 1,75 0,01 ( где 8м ат атепл.

Общий периметр трубопроводов Р = яггп = 3, 14 0,025 112 = 8,8 м, полная длина трубопроводов Ю 123 7= — = — = 14 м. Р 8,8 Объем теплоносителя в реакторе К = 1з=14 0,055=0,77 .мв его вес Р„пл — — 1 "Т = 0,77 700 = 540 кг. Для передачи теплоты воздуху потребуется особыйтеплообменник, который рассчитывают, как было рассказано выше, в 6 5.

Если реактор снабжается защитой, то система с промежуточным теплоносителем позволяет существенно уменьшить размеры реактора и снизить вес защиты. Защищенные реакторы могут устанавливаться только на самых тяжелых самолетах. й 7. ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ НАСОСЫ ДЛЯ РАСПЛАВЛЕННЫХ МЕТАЛЛОВ Для перекачивания расплавленных металлов часто правменяются электромагнитные фарадеевские насосы, основанные на силовом взаимодействии электрического тока с магнитным полем.

Схема элек тромагнитного насоса показана на фиг. 203. Участок трубы, по которой протекает расплавленный металл, сплющен и помещен между полюсами сильного электромагнита. К расплавленному металлу при помощи двух толстых медных шин подводится сильный электрический ток от понижающего трансформатора Со стороны магнитного поля на проводник с током действует сила, направленная в ту сторону, куда указывает отставленный большой палец левой руки, ладонь которой обращена навстречу магнитным силовым линиям, а вытянутые четыре пальца указывают направление тока ш проводнике На фиг.

203 эта сила направлена к нам, 371 Величина силы Р в динах равна одной десятой произведения силы тока 1 в амперах на индукцию В магнитного поля в гауссах и на дли. ну 1 проводника между полюсами магнита в см; Р = 0,11В1 дан. (11. 41) Разделив эту силу на поперечное сечение В трубопровода, найдем давление, создаваемое насосом; Г 7В1 7В р= — =0,1 — дик1смх= кг1смя. 5 8 9,8 10а 6 8 Здесь частное Ь= — представляет собой межполюсный промеЯсмс магнита жуток. Выразив ток в килоамперах, а индукцию в килогауссах, получим (11.

44) (11. 45) металла между 1тъ — омическое сопротивление шинами: расплавленного 1г= р —, Р— удельное сопротивление в ом см; 372 7В , 7В р = — нг1смв = ааг, 9,8а в<ам> (11, 43) айитй Магнитная индукция В прн использовании хороших магнитных сплавов может достигать 10 килогаусс и выше. ва Пусть межполюсный проме- жуток Ь=1 мм. Тогда, чтобы Фнг, 203. С создать давление порядка Фнг, 2 3. Схема электромагнинного на а для иерекачивани жид х 1О агп, понадоб"тся ток силой ия инках ме.

9 авя 1 ро таллов. 1= ' = =1 на=1000 а. В 10 При движении расплавленного металла между полюсами магнита в нем, как и во всяком проводнике, будет возникать электродвижущая сила индукции Е: Е=10 аВ1тв)волалг, где гс — скорость металла в смусек;  — индукция магнитного поля в гауссах; 1 — длина в см. Если В=10 кгаусс; 1=10 см; то=-1О м/сен, то Е=10 а 10'Х Х10.10'=1 в. Напряжение на шинах должно быть больше э. д. с, индукции, возникающей в движущемся проводнике: 13= Е+ 1К г — поперечное сечение в направлении нормали к электрическому току.

Если ширина межполюсного промежутка равна а, то л=Ьа. Мощность, затрачиваемая на перекачивание металла и на преодоление его омического сопротивления, будет равна У= Ы. 11. 46 ( ) Пример. Удельное сопротивление теплоноснтеля а = 13 1О-в омом (расплавленный натрий); а = 10 см; а =0,1 см; != 10 см. 10 И=13!О-а =1,3!О в ом; 10.0,1 У = Е+ И= 1+ 1000 1,3 10 в= 1,13 в; !т'= ьП= 1,13 1000=1130 вт=1,13 квт.

$8. ГАЗОДИНАМИЧЕСКИИ РАСЧЕТ ЯДЕРНОГО СВЕРХЗВУКОВОГО П~РЯМОТОЧНОГО ВОЗДУШНО-РЕАКТИВНОГО ДВИГАТЕЛЯ Газодинамический расчет ядерного СПВРД тождественен расчету двигателя на молекулярном горючем. Следует учитывать, что в первом случае проточное сечение теплообменника не равно миделевому сечению двигателя и что масса отходящих газов равна массе захватываемого воздуха: ~2С я' с 1+ мЕ Потребный подогрев воздуха в теплообменнике О= са опрет т деляют либо по заданному коэффициенту тяги, либо из условий максимальной экономичности: О=О„, (см.

гл. Х, $5). Минимально допустимый коэффициент тяги определяется аэродинамическим расчетом всего летательного аппарата в целом. При установившемся горизонтальном полете коэффициент тяго равен коэффициенту сопротивления, отнесенному к площади миде- левого сечения двигателя (11. 47) Зная требуемый коэффициент тяги и задавшись вероятным значе. нием газодинамнческого коэффициента двигателя К, из формулы коэффициента тяги для полета на расчетном режиме находят требуемый относительный подогрев воздуха в теплообменнике О (см. формулу 10. 35) В последней формуле принято, что !1)=)т.

Оптимальный подогрев, при котором полный к. п. д. двигателя достигает наибольшей величины, равен (см. гл, 1Х, 5 5) + У'~ — -~~ (11. 49) смт ! г ! мтдт 313 Потребная тяга й определяется полетным весом и аэродинамическим качеством летательного аппарата и Я— дд (11. 50) Полный коэффициент полезного действия ПВРД тп 'В=2 л~ — )()Г — 1 а+1д В 1 (11.

51) Потребная тепловая мощность Уо. И, =А —" ккал1сек. (11. 52) Расход воздуха б„необходимый для снятия требуемой тепловой мощности Уо, 6, — о — о кг(сек. (11. 53) ср(Тоз Тоз) год (В 1) Задаемся приемлемой величиной приведенной скорости на выходе из теплообменника, приняв во внимание, что она не может превосходить единицу: Лз(1, и находим проходное сечение теплообменника 5з. Определяем требуемое относительное сечение выходного сопла из (5.

20): (11. 54) оодр Ч ("з) даРд роз =— д (1'н) (11. 56) Требуемое сечение для пропускания воздуха через теплообменник Зз находим из (2. 74)' 0д 1 а+1 ),7. з оз 'рзтз р' оа» Розя (Лз) (11. 57) ЗТВ (См. график фиг. 170). Скорость на входе в теплообмеиник определяем из уравнения расхода: с)(Л )= — о д(Л,). (11. 55) т~В Роз Давление торможения набегающего воздуха ро„= — ".

ДавРд д ление торможенкя перед входом в теплообменник роз зависит от коэффициента давления диффузора о,: $9. ПРИБЛИЖЕННОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ КРИТИЧЕСКИХ РАЗМЕРОВ РЕАКТОРА с проходными сечениями и тепловой мощностью тре у н иметь положительную реактивность; его Раз больше критических. Ниже приводится упрощ ный расчет реактора на тепловых нейтронах без отражателя.

Критические размеры реактора зависят от природы ядерного горючего и замедлителя, от наличия урана-238, от отношения масс деля щегося вещества н замедлителя, от относительной плотности активной зоны, от природы теплоносителя и от конструкции реактора, Ниже дается приближенный расчет гомогенного реактора на тепловых нейтронах. Отношение объема делящегося вещества и замедлителя к полному объему активной зоны нли относительная плотность и равна Ч= а' акт атакт + акал (11.

58) где 1т.„т — объем активного вещества; У.„, — объем охлаждающих каналов и конструкционных материалов. Чем больше объем, занимаемый охлаждающими каналамв, тем меньше относительная плотность. Форма реактора определяется его назначением. Для размещения на летательном аппарате наиболее удобны цилиндрические или сферические реакторы. Для того чтобы в реакторе могла развиваться незатухающая ядерная реакция, эффективный коэффициент размножения реактора, о котором говорилось в $1 этой главы, должен быть не меньше единицы: где р — плотность активного вещества, состоящего из смеси замедлителя и ядерного горючего, 375 , = ер~ч1 )~ 1.