ДЗ 1 - Расчет теплозащиты камеры, страница 3

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

Длина цилиндрической части КС

L_ц = 0.390 м

Диаметр цилиндрической части КС

d = 0.369 м

Таким образом, поскольку L_ц/d = 1, эквивалентная длина равна:

l_пр = 0.6*d = 0.221 м

Парциальное давление

Логарифм степени черноты газа определяется в зависимости от температуры в камере сгорания и приведенной длины и равен -1.15

Тогда

парциальное давление молекул паров воды

Плотность паров воды

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

Коэффициент лучеиспускания

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 конце камеры сгорания

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 =

Рис.2

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.

Последовательность действий при расчете:

1. Задается температура подогрева на участке

2. Определяется температура охладителя в сечении

3. Определяется средняя температура на участке

4. Определяется теплоемкость при средней температуре участка

5. Определяется новая температура подогрева по формуле

1. Определяется температура охладителя в сечении при новом значении подогрева

2. Определяется средняя температура на участке при новом значении подогрева

3. Определяется теплоемкость при средней температуре участка при новом значении подогрева

4. Сравнивается полученная теплоемкость с прежней, разность должна быть менее 5%

5. Если разность более 5%, шаги 2-9 повторяются

6. Шаги 2-10 повторяются для каждого участка

Зависимость теплофизических свойств представлена на графике на рис. 3:

Дж/кгК

К

Рис. 3

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}

_{Табл. 3}

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

_{Тохл = 392.5 К}

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):