Основы теории и расчета жидкостных ракетных двигателей. Учебник под ред. В.М.Кудрявцева (1014186), страница 128
Текст из файла (страница 128)
Вход с увеличением скорос т и. Сопротивление входа зависит от формы переходного участка и соотношения чисел Ке иа участках с ббльшим и меньшим сечением.. В наиболее неблагоприятном случае коэффициент сопротивления входа 5 = 1. Сопротивление входа можно значительно уменьшить, если осуществить плавиый переход от широкого сечения к узкому. На рис. 15.18 — приведены данные, необходимые для вычисления коэффициента местного сопротивления входа переходных участков различных форм при истечении из бесконечно болыпого объема.
Зависимость отиошеиия г7П„от 5 при торцовой стенке и без торцовой стенки приведена ниже: г!Рг,..... 0 0,01 0,02 0,03 0,04 0,05 0,06 0,08 0,12 0,016 0,20 1 при 1 ~ 0,5 Рг . 1,0 0,65 0,49 0,39 0,32 0,27 0,22 0,18 0,10 0,06 0,03 $ прн 1 =- 0 . . . 0,50 0,43 0,36 0,3! 0,26 0,22 0,20 О,!5 0,09 0,06 0,03 Ниже приведены данные для определения коэффициента гидравлического сопротивления при резком увеличении скорости течения в трубопроводе: Зависимость коэффициента соцротивлеиия при резком увеличении ско ости течения в трубопроводе показана иа рис.
15.19. чет влияния скорости в объеме истечения осуществляется по урав- ыеиию = ч (1 Ро/Рх)э (15.14!) где коэффициент ! определяется при условии Р, = При установке трубопровода под углом к торцовой стенке коэффициент сопротивления ! = 0,5+ 0,3 сов 8 + 0,2 созд5, (15.
142) где б — угол между осью трубы и стенкой. 4В йг 1В и,а т м" яи а г В як г г (а' г Рнс. 15.19. Зависимость козффнпнеита гидравлического сопротивления прн резком увеличении скорости течения в трубопроводе Коэффициент сопротивления входа для труб, заделываемых в торец, может быть снижен путем установки перед входом кольцевого ребра или расточки (рис. 15.19). Гидравлическое сопротивление снижается из-за того, что возникающий в срывной области вихрь способствует плавному, безотрывному течению потока в сечении трубы.
Это обстоятельство следует учитывать при проектировании соединений трубопроводов с агрегатами ЖРД. В качестве примера можно указать следующие соотношения: для расточки при Р,/Р, = 1,2 оптимальное соотношение /т/Ре = 0,2, при этом коэффициент сопротивления снижается с ! = 0,5 до ! = 0,1. Вход с уменьшением скорости. Пря равномерном распределении скоростей в сечении с малой площадью (Р,), 1!е ~ ~ 3500 (турбулентное течение) и внезапном расширении ч = (1 — Р /Ря)в. (! 5.
143) В реальных условиях распределение скоростей перед внезапным расширением неравномерно, что создает дополнительные потери, величина которых зависит от закона распределения скоростей по сечению канала. Коэффициент гидравлического сопротивления при внезапном расширении с учетом неравномерного распределения скоростей определяется по формуле Идельчика 638 (15.144) 1 = 1/Л(з+ Ж вЂ” 2М/(Ч, где М = — ) ( — ) с/Р коэффициент количества движения на выходе из узкого канала; (и' — ~ — г/Р— коэффициент кине- тах тической энергии потока на выходе из узкого канала.
Величины М и /ьг зависят от закона распределения скоростей (профиля скоростей) по сечению канала. При турбулентном движении в длинных трубах и диффузорах с малым углом раствора (до 10') профиль распределения скоростей описывается степенным законом: м/аз ., = (1 — 2у/Ра) (15.145) где аз,„— максимальная скорость потока в сечении; у — расстояние от стенки трубы. Значения пг, соответствующие диффузорам с различными углами раскрытия а, даны ниже: а, град .. 2 4 6 8 ла..... 6 4 3 2 При степенном распределении скоростей для труб и диффузоров М = (2лг+ 1)е(из+ 1)/14лгв(лт+ 2)); (15.!45) ()(= (2щ+ 1)а(гп+ 1)з/(4гпа(2лг+ 3)(пг+ 3)). (15.147) При выходе потока в объем, где скорость пренебрежимо мала и потери сводятся к потерям кинетической энергии, коэффициент сопротивления 1 = О(.
г При подводе жидкости в сопловой коллектор камеры ЖРД (рис. 15.20) гидравлические сопротивления в значительной степени зависят от правильного выбора геометрических размеров диффузора и расстояния между срезом трубы и экраном/г. Проведенные экспериментальные работы рекомендуют следующие параметры этого узла: относительная длина диффузора с закругленными краями !/Р, = 2,5 (Є— гидравлический диаметр трубы); угол раскрытия се = — 14 —: 1О; Рнс. 15.20. Выход пото- относительное расстояние экрана от диффу- ка из днффузора в вора й(Р, = 0,24 —: 0,26. Коэффициент сопротивления такого ввода 5 = 0,25 —: 0,35. Ниже показана зависимость отношения (т/Р, от коэффициента 1: = 0,10 . .
. . . . 0,125 О,!5 0,20 0,25 0,30 0,40 0,50 0,60 0,80 Р„ г йрн г(Р„ = 0,2 . . . 0,80 0,45 0,19 0,12 0,09 0,07 0,06 0,05 0,05 =. прн г(Р = О,З ... 0,50 0,34 0,17 0,10 0,07 0,06 0,05 0,04 0,04 ." прн г(Рг =- 0,5 . . . 0,65 0,36 0,10 0,07 0,05 0,04 0,04 0,03 0,03 дб (15. 152) (15.153) 4У 42 47 44 4Х 4б 47 l!/!7г. 1 = й (0,95гйпв — + 2„05 гйпб — ), (15.149) 2 2/ где А, — коэффициент, учитывающий влияние угла поворота 6, при 6 = 90' А, = 1,0; при 6 = 70' А! = 0,9; при 6 = 100' А, =- 0,6; В, — коэффициент, учитывающий влияние относительного радиуса закругления; при /7о/77. ( 1 В! = 0 21/(Во/7)г)кб; пРн Ко/7)г > ! В! = 0 45/Яо/7).)о б.
Поправочный коэффициент /с для различных углов поворота 6 приведен ниже: (15. 154] (15. 155) (15.156) (15.157) Ь, град 20 30 45 60 75 90 !1О 130 !50 180 2,58 2,22 1,87 1,50 1,28 1,20 1,20 1,20 1,20 1,20 Приведенная методика определения коэффициентов местных сопротивлений при повороте потока справедлива при ме 2 10'. При меньших числах !!е должны быть введены поправки, учитывающие влияние трения: а) для 0,5 ( !4егВг < 0,55; 3 10э ( !!е - 2 10» 1 = 0,45Л1п, а, (15.
150) б) для )се/77„> 0,55; 3 ° 10' ~ йе ~ 2 10' !по~э !о: " (15.151) (15, 158) ! ( где Л вЂ” коэффициент сопротивления трения единицы относительной 64! 21 †14 640 Рис. 15.21. Зависимость коэффициента местного сопротивления при входе в трубу на коллектора На рис.
15.21 приведена зависимость коэффициента местного сопротивления при входе из коллектора в трубу. В заключение следует указать, что при всех режимах течения потери на внезапное расширение можно снизить на (30 — 40)% путем установки в зоне вихреобразования соответствующих дефпекторов. Поворот потока, Коэффициент местного сопротивления при повороте потока в трубах вычисляется по формулам: для гнутых труб 1= А В; (15.148) для труб, сваренных под углом 6 встык, длины гладкой трубы, определяемый по методике, рассмотренной вы- ше; 1 „...,— коэффициент местного сопротивления при повороте, определенный для це ) 2 1О'.
Потери при повороте потока могут быть существенно снижены путем установки на участке поворота дефлек- торов (направляющих лопаток), препятствую- щих отрыву струи. Слияние и разделение потоков. Расчетная + . + схема дана на рис. 15.22. Расчетные формулы для определения коэффициента сопротивления, д оценивающего потери, возникающие при слия-:6 с~ нии и разделении потоков следующие: 1. Слияние потоков при !о = Р, Рнс. 15. 22. Схема слияния (равделения) потоков ябр~ ~с г яб 1а ~06 ~ О.р' 3 ~ О. ) р,О, = 1 — (1 — б ) — 2 — ' ( б ) сова.
2. СлиЯние потоков пРи го+ гп = гс 1, = ! -~ ( ' ) — 2 — ' (! — — б) — 2 —, соз а + /сб', отсрб рп Яс гбс)с !оп= ! +( — ') (! — — б)«с.— 2 р' (1 — — ') СОЗа+йн 3. Разделение потоков при Р = Р 1сб = 1+ ( — ) — 2 — сова; ЯбРб тв ЯбРс ~ О.Р. 1 Е,Рб 5,.=0,4~! (! '1 )'1. 4 Разделение потоков при Рб + Рп = Вс ( Яс"'б ) Здесь Р— площадь сечения трубы; а — угол отвода боковой трубы; 1',! — расход через трубу; индексы «б», «п», «с» обозначают параметр, относящийся к боковой трубе, прямой трубе и трубе, по которой проходит суммарный расход соответственно; 1сб — коэффициент сопротивления боковой трубы; 1, — коэффициент сопротивления прямой трубы; 1,"б †' коэффициент сопротивления, вычисленный по уравнению (19.156).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
