Готовое ДЗ 4, страница 2

Относительная температура стенки в этом случае будет:

1. Определение конвективных тепловых потоков вдоль камеры

Для определения параметров сверхзвуковой части сопла используется программа Astra. Для дозвуковой части проводится линейная аппроксимация.

Относительная скорость по камере рассчитывается по формуле:

Расходный комплекс рассчитывается по формуле:

Комплекс Zт/Z:

А_с = 0.01352

Энтропия газа в потоке пристенка:

Энтропия газа около стенки:

Конвективный тепловой поток определяется следующим образом:

1. Определение лучистых тепловых потоков вдоль камеры

Стенки степень черноты стенки камеры сгорания ЖРД из-за загрязнения сажей принимаем:

Эффективная степень черноты стенки

Определим степень черноты продуктов сгорания:

температура газов в КС

Т_к = 3160,2

объем газа в КС

V= 0.062 м³

радиус КС

R_к = 0.185 м

Длина КС

l = 0.381 м

Площадь стенки КС

м²

Приведенная длина

l_пр = 1.99 м

Логарифм степени черноты газа определяется в зависимости от температуры в камере сгорания и приведенной длины и равен -0.85

Тогда

Степень черноты пара определяется также в зависимости от температуры в камере сгорания и приведенной длины:

Коэффициент лучеиспускания

Проведя расчеты в программе Astra, получим:

парциальное давление молекул паров воды

молярная масса паров воды

газовая постоянная паров воды

Плотность паров воды

Логарифм произведения плотности на длину

По следующему графику определяем коэффициент, учитывающий увеличение излучательной способности водяного пара из-за расширения полос излучения при увеличении плотности или давления, с учетом плотности, длины и температуры

Окончательная степень черноты паров воды с поправкой

Степень черноты продуктов сгорания

Коэффициент, учитывающий поглощение излучения в пристеночном слое:

Определяем полный лучистый тепловой поток в ядре

Строим геометрическое распределение лучистого теплового потока от сечения в дозвуковой части сопла с диаметром до среза сопла, где принимаем тепловой поток равным , учитывая следующие данные:

1) начиная с расстояния 50-100 мм от головки камеры и до сечения в докритической части сопла с диаметром тепловой поток постоянен и равен максимальному

2) непосредственно около головки камеры тепловой поток равен четверти максимального

3) в критическом сечении сопла тепловой поток равен половине максимального

4) в закритической части сопла в сечении с диаметром

=

5) в закритической части сопла в сечении с диаметром =

6) в закритической части сопла в сечении с диаметром =

С помощью графика определяем тепловые потоки вдоль камеры:

Суммарный тепловой поток по камере q_г = q_к + q_л

1. Определение температуры нагрева охладителя

Для расчета температуры нагрева для каждого участка проводятся несколько итераций.

1. Задается температура подогрева на участке

2. Определяется температура охладителя по сечениям

3. Определяется средняя температура на участке

4. Определяется теплоемкость

5. Определяется температура подогрева

Зависимость теплофизических свойств представлена на графике:

Начальная температура охладителя на входе в охлаждающий тракт равна температуре в баках

_{Для вычисления итераций используется алгоритм программы MathCad:}

_{В результате расчета получим следующие данные}

Температура охладителя на выходе из рубашки охлаждения (сечение №1)

Чтобы проверить данный охладитель при такой температуре на вскипание из графика зависимости теплофизических свойств определяем температуру кипения при давлении на выходе 7.5 МПа (условно принимаем, что охладитель сразу поступает в КС и давление на выходе из тракта охлаждения равно давлению в КС):

По графику можно определить, что температура кипения намного выше той, что получилась в данном случае.

1. Определение коэффициента теплоотдачи

Для определения коэффициента теплоотдачи для каждого сечения проводятся вычисления следующем порядке:

1. Плотность тока по сечениям

2. Плотность охладителя по тракту в зависимости от температуры

3. Комплекс теплофизических параметров

4. Коэффициент теплоотдачи

5. Комплекс h

6. Коэффициент эффективности оребрения:

3. Скорость течения охладителя в сечении тракта:

Прежде всего, необходимо знать теплопроводность охладителя в зависимости от давления и температуры для определения комплекса теплофизических параметров.

Определяется распределение давления в тракте охлаждения вдоль камеры. Давление в следующем сечении равно давлению в предыдущем сечении плюс потери на участке между сечениями.

Коэффициент гидравлического сопротивления принимаем равным

Для определения давления в тракте используется алгоритм программы Mathcad:

_{В результате расчета получим следующие данные}

Таким образом, мы можем определить:

_{W, кг/м2с ох, кг/м3 W.охл, м/с К ж, кВт/м2К (h)р.э. р}

1. Определение действительных значений тепловых потоков и температуры стенки

Расчет сводится к тому, чтобы найти условие, при котором тепловой поток, попадающий на стенку со стороны газов, будет равен тепловому потоку, воспринимаемому жидкостью при заданных гидродинамических условиях течения жидкости.