Жидкостные ракетные двигатели Волков Е.Б. Головков Л.Г. Сырицын Т.А. (1014157), страница 40
Текст из файла (страница 40)
В струйной головке компоненты топлива подаются в камеру через отверстия, выполненные непосредственно в огневом днище. Разновидностью струйной головки является щелевая. в которой коппс>пенты топлива впрыскнвакыся через концентрические >цели. Головками смешанного типа называются такие, в которых для каждого компонента (или дачке для одного и того же) пспользук>тся различные способы распыла (напр>>мер, струйньп> п центробежный).
11з всех этих типов головок в настоящее время меныне распространены щслевые, так как они трсбуют очень высокой точности изготовления и легко засорясотся. 1Целевой способ впрыска попользуется главным образом для создания завсе внутреннего охлажд~ния. Экспериментальные данные и современные представления о рабочем процессе в камере ЖРД свидетельгтвуют о том, >то наилучшее качесгво смесеобразования достигается равномерным размещением смесительных элементов головки.
Как уже указывалось в з 1.2, наиболее распространенными являк>тся следующие схемы расположения форсунок на головке; «шахматная», «сотовая» и «концентрическая». Местные соопн>шения компонентов, создаваемые элементохс смесеобразоаанпя той или иной схемы, были установлены в й 1.2. 11х можно использовать при выооре схемы расположения форсунок. В случае если весовые (и обьсмпые) расходы компонентов близки друг к другу, наиболее целесооб>разных>и являя>гся «шахматная» или «концентрическая» схемы, так как при этом могут быть использованы разпокомпонентные форсунки с одинаковым расходом, что обеспечит более равномерное поле расходонапряженности в поперечном сечении камеры.
При резком отличии с>м> от с>» (например, в азотно- кислотных УКРД, где гс,„,=4) лучше применять «сотовую» схему. Вполне понятно, что, чем больше количество форсунок на головке и лучше организовано смесеобразование в масштабе одного элемента, тем совершеннее система впрыска в целом.
С этой точки зрения «сотовая» схема выгодна тем, что она обеспечивает большую (приблизительно на 15«1>) плотность размещения форсунок и лучше вписывается в окружность (способствует более экономному использованию плошади периферийной чисти головки). Кроме того, при с>новом рас- 2!О положении форсунок улу <шпсгся смешснпе компонентов топ.шва пслслсгвие уран~и<<пни<я < ол<шсс<в движения конусов распыли <о<одних форс< пок и дробления жидкости на большее количество элементарных п1.
п.ов. У камер с распрелелпгопьным пну<ренина< охлаждением при <побой схеме компоновки фор < нок для получения равномерного прпстеночного слоч (и соответственно малых потерь удельной тяги пз-за внутренне<о охлаждения) перифсрпйные форсунка целесообразно располагать равномерно по окружности в 2- — 3 ряда, применяя в этих рядах форсунки с уменьшенным расходом и меньшим шагом, чем в центре головки.
Обеспечить <рсбуемые параметры пристсночного слоя — самый трудный этап расчета головки. Расчет струйных и щелевых форсунок Исходными данными для расчста являютсп секундные расходы компонентов топлива с<о< и <<„, физические свойства распылнвасмых жидкостей и перепады давления на форсунках Лрв „и и Лре, (которыми обычно задаются в пределзх 3 — 1О агм), Задача расчета состоит в том, чтобы определцть илп количество форсунок, или их размер (диаметр отверстия).
В первом случае диаметр форсунки а<, выбирается в пределах 0,8— 2,5 мм. Форсунки с <(о<0,8 мм слож- .",,. Ю ны в изготовлении и легко засоряются осадками, выпадаюшими при длительном хранении топлива. Форсунки с с(„>2,5 мм не обеспечивают качест. венного распыла жидкостей. Рис. 4.6. Основные Расчет струйных форсунок осно ФоРмы отвеРстий ван на использовании формулы расхода (!.4), Коэффициент расхода струйных форсунок р зависит от многих факторов, но главным образом от формы входа в от верстие.
При острых входных кромках (рис. 4.6, а) р=0,60 —:0,65. Прн коническом входе (рис. 4.6, б) «=0,75 —:0,95. Задавшись зна <ениями <(с, Лре и р, вычисляют расход жидкости через одну форсу~яку 6Ф, а затем и количество форсу. нок и где 6 — секундный расход компонента топлива. Во втором случае (известиы ЛпФ и п) вначале вычисляет. о" 211 ся расход через одну форсуику 6в=6(п, а затем определяется диаметр отверстия / ~с (4.8) При этом значением н задаются исходя из предполагаеъюй формы входа в отверстие. Рассчитанное значение с(г должно удовлетворять указанным выше условиям (0,8 мж<с1ч<2,5 мм). В противном случае следует изменить а или Лрь.
Если струйные форсунки используются для ввода в камеру генераторного газа (например, в двигателях замкнутых схем), то их расчет также производится иа основе формулы (1 4), т с. без учета сжимаечости газа, поскольку скорость движения газа в форсуиках далека от сверхзвуковой и изчеиепие плотности газа (вследствие изменения его скорости) преиеорежичо мало. Основное о~личие расчета ~азовых струйных форсунок от жидкостных состоит в том, что заданной величиной здесь с.тужит не перепад давления Лрф, а скорость истечения газа ~ З~форсунки ш„„, которую выонрают ориентируясь на выпол. н~ ныс образцы.
В этом случае формула (4.8) записывается так: Расчет однокомпонеитных центробежных форсунок Здесь исходными данными для расчета являются ооычно физические свойства распыливаемой жидкости, расход через форсуику 0а, перепад .чавленпя Лре и угол конуса распыла 2ч. Г!рсдслы изменения исходных величин могут бьнь достаточно широкими. Например, Оф = 1Π—: 1000 Г1 сетс; Ьрф--4 —:20 атлг; 2х — 30 —; 120о. где у„„— удельный вес газа перед форсункой, !Целевые форсуики (как для жидкостей, так и для газов) рассчитываются аналогично струйным.
При этом коэффициенты расхода р для щелей заимствуются из соответствующих справочников. Расчет центробежной форсунки состоит в том, чтобы определить ее основные геометрические размеры, и в случае тангенцпальной форс) нки он осушествляется в такой последовательности. 1. По выбранному углу конуса распыли 2и и графику зависимости 1! и 2!х ог А (рпс. 1.7) определяется в первом прп. блнжш!пп ге!!метрическая характеристика форсункп А! и со.
ответгтвук!пп!й сй коэффициент рагходг 1!!. 2. По формуле (4.8) вычисляется диаметр сопла форс) нкп в первом прпблюкении 40е и!И,ет! аг, 3. Выбирается величина радиуса закручивания Р,к, исходя из возможного наружного размера форсунки а!ем коьторый в свою очередь зависит от диаметра головки, обшего числа форсунок, способа закрепления форсунок в головке и т. и. Обы пго при Л=5 —:7 Р,,=д,; при Л=1-:2 1?„,=2!(,, Выбирают количество входных отверстий п.
Чтобы обеспечить равномерность распределения жидкости вокруг оси форсункп, и должно быть не меньше двух (обычно п=2 —:4). 4. Рассчитывают размер (радиус) входных отверстии форсункп в первом приближении ~ !евх~ с! г— вк ! пА! 5. По формулам (1,12), (1.11), (1.10) и (1.9) вычисляют Ке,)„] и значение эквивалентной характеристики А,. Если Ат и А, незначительно отличаются друг от друга, можно ограничиться расчетом в первом приближении. В противном случае следует по графику (рнс, 1.?) и значению А, найти коэффициент расхода р во втором приближении (рп), а затем определить г(чп, г„.п и т.
д. Для того чтобы обеспечить требуемую точность расчета, достаточно двух-трех приближений. Расчет центробежной шнековой форсункп до п. 3 аналогичен расчету тангенциальной. В и. 3 выбирают параметры шнека (средний диаметр резьбы 2)г„„число заходов л, уго,! подъема винтовой линии 3) и определяют плошадь поперечного сечении одного канала шнека и ! 213 „1з.ив вычисляют гсомс~рпчсскпс размеры шнека; — шаг резьбы ! = 2кРсс1~", й; — ширину к и глубину й винтовой канавки пз )словия I „=- И; наружный и внутренний диаметры шпека; гсс, с =-2й,с ! гс; г!с,, =.л 2ггс, . - уь Остальные размеры форсунок (Л„„(„1„, ф, 1„и др., см.
рпс. 1,5) выбиршотся конструктивно и на основе опыта по отработке форсунок. Заметим, что учесть влияние этих размеров па характеристики форсунки можно лишь проведением экспериментов с дашюи форсункой. Поэтому поступают так: после расчета форсунок изготовляют опытные образцы и по результатам их пролпвок корректируют определяющие размеры г(с, с(„„Р„, влияние которых можно уяснить пз форму'пл л ~~~ гс ~~с' ! л~„с+ л Гвсл Ллх" гс) Эту формулу легко полу ~пп пз соотношений (!.7), (1.9) и (!.!0).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
