Генераторы для тушения и резки (Раздаточные материалы), страница 6

Суммарный расход газов через сопло определяется выражением

где - коэффициент сопла;

F_кр – площадь критического сечения сопла;

к - показатель адиабаты истечения газа.

Принимая во внимание, что и где К_m- соотношение
компо­нен­тов топлива в камере сгорания, уравнение динамики камеры сгорания можно записать в следующем виде;

Вводя обозначение, запишем исходное уравнение (30) в виде:

Решая полученное выражение относительно изменения давления в камере сгорания по времени, получим:

(313.18)

В уравнении (313.18) зависимость можно определить для применяемого топлива с помощью газодинамических таблиц /²⁷/.

Зависимость от приведена на рис. 40.

Зависимость от

Рис. 41

Полагая изменение в пусковом процессе, лежащем от =1 до 10, можно апроксимировать правую часть кривой линейной зависимостью в виде.

где К_mo стехиометрическое соотношение компонентов топлива.

При подстановке линейной апроксимации Ф в уравнение динамики камеры сгорания (313.18) получим:

(323.19)

Принимая, что время задержки воспламенения связано с изменением давления , в виде известного соотношения где _зв0 отвечает условиям начала процесса пускового периода по давлению в камере сгорания р_к=р_к0 и температуре и, подставляя его в уравнение (323.19), получим окончательное выражение для описания динамических процессов в камере сгорания, отвечающее принятому допущению.

Рассмотрим что происходит в камере сгорания за промежуток времени от 0 до (см. рис. 42), так как параметры в зоне 2 постоянны всё время tкр т.е. и следовательно .

Масса газа в камере сгорания

где

Введя обозначение , получим

учитывая, что и Ф2= const получим:

(333.20)

Уравнение (313.18) примет вид

(343.18а)

Если сравнить уравнения (313.18) и (343.18а) легко заметить, что они очень похожи. Уравнение (343.18а) превращается в уравнение (313.18) в момент времени t=t_кр, при этом Ф₁=Ф₂ и V₁ становится равным V_кс.

3.2.4Композиция участков модели.

Логическая блок-схема агрегатов ЖРДМТ и их совместного динамического взаимодействия представлена на рис. 43.

Используя уравнение динамики электромагнитного клапанного привода в форме (16) и (17) можно представить логическую блок-схему модели этого агрегата, так как она изображена на рис 44

В соответствии с этой схемой проводится моделирование динамических процессов электромагнитного клапана от входного сигнала напряжения U до выходного сигнала – изменения положения клапана или изменения его площади проходного сечения Fкл.

Первая часть логической блок-схемы соответствует уравнению (16) после его деления на величину L. Вторая часть логической блок-схемы отвечает уравнению (17), где

; ;

Блок-схемы для электромагнитных клапанов горючего и окислителя будут принципиально одинаковы, но т. к. магистраль окислителя состоит из двух каналов, то Fкл.г=Fкл+Fш , где Fш – площадь проходного сечения дроссельной шайбы через которую идет постоянный расход.

Блок-схема агрегатов ЖРДМТ и их совместного динамического взаимодействия

Рис. 45

Логическая блок-схема для каждого участка магистрали топливоподачи, отвечающая системе уравнений (29) также представлена на рис 46. Постоянные коэффициенты входящие в систему уравнений (29) для магистрали горючего:

Коэффициенты, входящие в систему уравнений (29) для магистрали окислителя будут отличаться от предложенных выше т. к. окислитель подается в газообразном состоянии поэтому в уравнении (23) плотность газа определяется для изоэнтропного газа из уравнения

С учетом этого соотношения уравнение (23) примет вид

Откуда

В уравнении (26) коэффициент Q2o примет вид

В остальном блок-схема тракта окислителя будет соответствовать системе уравнений (29).

Логическая блок-схема камеры сгорания соответствующая уравнению (323.19) приведена на рис. 47, где введены обозначения

В целом полученная система уравнений динамики моделирует включение ЖРДМТ от входного сигнала – командного напряжения U до выходной величины – давления в камере сгорания р_к.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Проведеный сравнительный анализ данных из обзора литературных источников и экспериментальных исследований по опредилению дисперсности аэрозолей, получаемых при распаде струй перегрегретой воды, а также аэрозолей на выходе из ТПАГ позволяет заключить, что форма кривой распределения капель по размерам для них схожа. Это может быть объяснено тем, что процессы дробления в ТПАГ в значительной степени определяются механизмом вскипания капель перегретой воды. Следовательно, рекомендации по управлению дисперсностью вскипающих струй применимы для ТПАГ.

На основе проведенного анализа процессов имеющих место в помещении, где происходит тушение возгорания (аэрозолем из ТПАГ), намечены подходы к построению упрощенной модели распределения концентрации в помещении на основе теории турбулентных струй. Приведен краткий обзор моделей струйных течений, которые могут быть использованы для описания различных зон помещения.

Разработаны - физическая и математическая модели рабочих процессов струйной обработки материалов на импульсных режимах.

В основу физической модели, положено допущение об одновременном нахождении в камере сгорания рабочего тела с двумя различными значениями при одинаковом давлении во всех точках камеры сгорания и равенстве всех параметров в пределах каждой из зон. При этом энергомассообменом через границу областей пренебрегаем. Характерное время волновых процессов в камере сгорания существенно меньше характерного минимального времени цикла, что позволило описывать задачу в квазистационарной математической постановке.

Математическая модель отражает основные качества физической модели и представляет собой сочетание математических моделей типовых звеньев – трубопроводов, электромагнитных клапанов составленных на основе известных данных и модели камеры сгорания. Математическая модель камеры сгорания с двухзонным заполнением рабочим телом отличается от известных введением членов, учитывающих положение и скорость перемещения границы раздела зон, что обусловило характер зависимости скорости изменения давления в камере от основных изменяющихся параметров

Структура элементов математической модели допускает их композицию в единую математическую модель, реализуемой численно в процессе математического эксперимента.

1СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

Теоретическое и экспериментальное исследование рабочих процессов и взаимодействие сверхзвуковой струи с различными материалами применительно к режущим устройствам на основе ракетных двигателей малой тяги / отчет о научно-исследовательской работе // Тема ГЭ1115, НИИЭМ МГТУ, 1995 г.

2 Исследование особенностей процессов в ракетных двигателях, используемых в технологических процессах / отчет о научно-исследовательской работе // Тема ГЭ1301, НИИЭМ МГТУ, 1997 г.

3 Щербаков А. А., Власов Ю. Н., Бойко И. В. Результаты использования мелкодисперсного пароводянного аэрозоля для гашения пожаров// Тез. докладов республиканской научно-технической конференции: ²Процессы горения и охрана окружающей среды². - Рыбинск. -1992. с. 120

4 Теоретическое и экспериментальное исследование рабочих процессов и взаимодействия сверхзвуковой струи с различными материалами применительно к режущим устройствам на основе ЖРД / отчет о научно-исследовательской работе // Тема ГЭ1108, код по ГРНТИ: 55.49.31., № гос. регистрации 02970004568 НИИЭМ МГТУ, 1994 г.

5 Исследование воздействия сверхзвуковой пульсирующей газовой струи на различные материалы. / отчет о научно-исследовательской работе // Тема № НИР 8.1.96, код по ГРНТИ: 55.49.31., № гос. регистрации 02970004568, НИИЭМ МГТУ, 1996 г.

6 Федосеев В.А. О дроблении струи перегретой жидкости // Коллоидный журнал.- 1958.- Т.20, N4. - С.493-497.

7 Лебедев П.Д., Леончик Б.И. Распылительная сушка перегретых растворов // Тепло- и массопереноc.-1963.- Т.4. - С. 221-226.

8 Павлов П.А. Теплофизика метастабильных жидкостей в связи с явлениями кипения и кристаллизации // Сб. науч. тр. АН СССР, Урал. научн. центр. - Свердловск: УНЦ АНСССР. -1987.-164 С.

9 Капшталь К. Н. Гидродинамика установок искусственного тумана для черенков плодовых и декоративных культур // МЖГ.-1966.-N 5. - C.56-60

10 Веригин А.Н., Щупляк И. А., Михалев М. Ф. Кристаллизация в дисперсных системах: Ин­женерные методы расчета.—Л.: Химия, 1986.— 248 с

11 Турбулентные струи в поперечном потоке /Т. А. Гиршович – М.: Машиностроение, 1993. — 256 с., стр. 6-35

12 Юдаев Б. Н., Михайлов М. С., Савин В. К. Теплообмен при взаимодействии струй с преградами. М., «Машиностроение», 1977, 248 с, с21-29

13 Абрамович Г.Н. Теория турбулентных струй. М.: Физматгиз, 1960,715 с

14 Многофазные течения газа с частицами. /Л. Е. Стернин, А. А. Шрайбер. — М.: Машиностроение, 1994, — 320с.

15 Лиенхард Д. Исследование динамики распада в струях перегретой жидкости // Труды Американского общества инж.-мех. Сер. Д. Теоретические основы инженерных расчетов.- 1970 .-Т.92 , N3. - С. 111.

16 Fuchs Í., Legge Í. Flow of à Water Jet into Vacuum // Acta Astronautica.- 1979.- Vol. 6.- pp. 1213-1226.

17 Лиенхард, Стефенсон. Влияние температуры и геометрических размеров на кавитацию и мгновенное парообразование свободных струях при истечении в жидкую среду // Труды Американского общества инж.-мех. Сер. Д. Теоретические основы инженерных расчетов.-1966.- N2.- С. 178.

18 Лиенхард Д. Влияние перегрева на форму распыла в струях перегретой жидкости // Труды Американского общества инж.-мех. Сер. Д. Теоретические основы инженерных расчетов.- 1966 .-N3. - С. 166.

19 Повстень С.Г. Вскипание одиночных капель в несмешивающейся с ними жидкости // Промышленная теплоэнергетика.- 1989.- Т.11 , N1.- С. 234-237.

20 Павлов П.А., Исаев О.А. Барокапилярная неустойчивость поверхности свободных струй перегретой жидкости // ТВТ.- 1984.- Т.22, N 4.- С.745-752.