Основы теории и расчета жидкостных ракетных двигателей. Учебник под ред. В.М.Кудрявцева (1014186), страница 129
Текст из файла (страница 129)
Значения коэффициентов А приведены ниже: со/со Апра«=0 — %' А при«=90' ΠΠ—:О 2 03-:О 4 О 6 0,8 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 0,75 0,70 0,65 0,60 Т а б л и и о 15.3 / б/~о »б о,оо о. ьо !5 30 45 60 9О (15.161) !,о = 1+~ — ) — 2 /0окб 1» 0~А« соз а.
~ а~. ) 0.Рб (15.160) Рис. !5.24. Дроссель 643 21** 642 Значения коэффициентов лб, /е„йб приведены в табл. 15.3. 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,14 0,00 0,40 0,4 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,17 0,00 0,35 О,!6 О 00 О 05 О 00 О 14 О 00 О 14 О 00 О 30 0 36 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,10 О,!О 0,25 0,64 0,00 0,00 О,!О 0,00 0,20 0,00 0,25 0,00 1,00 В ЯРД широко применяют симметричные тройники (рис.
15.23). Коэффициент сопротивления этих тройников для слияния потоков при Ро = 2гб рассчитывается по уравнению 5 б — — 4 — (0,9+ соРа) + ~ — !! 1+ !1 — о — ! (1 — сова)— чб Юо ~ Е. ) ~ ~ 0б — 4 ( — б) соРа — 4(0,2+ 0,5 сон'а). (!5.159) обо / Для определения коэффициента сопротивления симметричного тройника при разделении потоков может быть использована следующая зависимость: Для снижения гидравлического сопротивления тройников можно рекомендовать: уменьшение угла отвода боковой линии, оформление подвода боковой линии в виде диффузора и скругление кромок на месте стыка отводов.
При проектировании тройников, рассчитанных на болыпие объемные расходы криогенных топлив, особое внимание должно быть обращено на исключение Ь ~„'/ь возможности возникновения в месте разделения потоков замкнутого циркуляционного вихря. Образование такого вихря может вызвать пульоь~,~ сации столба топлива в трубопроводе, возникновение нерасчетных, переменных по времени гидравлических сопротивлений (и, как следствие этого, перераспределение расходов топлива), а рниный тройииии также воЗНИКНОВЕНИЕ ГИдРавлических ударов при срывах вихря. Для устранения этих явлений рекомендуется обеспечить наибольшую плавность сопряжения боковых отводов путем введения направляющих лопаток, а также применение диффузора для бокового отвода.
В крестовинах характер движения потока в основном аналогичен движению потока в тройниках. Для расчета коэффициентов сопротивления крестовин при разделении потока могут быть использованы уравнения (15.156) †(15.159). Коэффициент сопротивления крестовин в случае слияния потоков при боковом отводе (Р, = и" ) — — !+— ~Е. ! 0,,11 1 1 ('ЯФ~~~')~' 6 ( б)~о~ '1» [0Ф ~ Ю~б~ /1 2 (0»ббЬ) /'о [1 1- ( !!«бД сои а. При определении коэффициента сопротивления другого бокового ответвления 1„б индексы «1» и «2» в уравнении (15.161) меняются местами. При прямом проходе (го = г' ) , + а. (1+0./Е.) (0.') Е. (075+Щ2МЫО.) ~О«/— ~9,~ Р,б (1+Е;Я,б)* ~0. Течение через дроссель. Для обеспечения заданного гидравлического сопротивления в ряде элементов КРД применяются дроссели, обеспечивающие снижение давления в потоке на определенную величину. Обычно в качестве дросселей используют диафрагмы (рис.
15.24, а), устанавливаемые либо в трубопроводе, либо на входе в агрегат. Для диафрагмы с острыми краями при Ке > 10' и 1!1/ а. 0,015 расчетная формула для определения коэффициента сопротивления имеет вид: при Р,=Р, при Р, чь Рз (1 () 7оо7 . г 1 ~о ге ) ( ~~ )')г„, (15.163) Р, Рг Р ~ 1= 1+О,7О7 1/1 — — ' — — ') й ('5'6') 17 Г Рз ! где Ʉ— коэффициент, учитывающий влияние сжимаемости жидко- сти (газа), его величину определяют по графику, изображенному на рис.
15.25. Следует обра- вг 00 00 кг йв 07 00 09 тить внимание на правиль- Рн г,г ность конструктивного оформления места установки диафрагмы. Местное изменение скорости перед диафрагмой, вызванное, например, наличием соединения трубопроводов, может в 2 — 3 раза изменить ее расчетное сопротивле- ап вгв вув вчв 00 644 Рис. 15.25. Зависимость козффицнента, учи- ние. При необходимости тывающего влияние сжимаемости жидкости срабатывания на дросселе для Различных 1 = ().1() при В = ()з -= Вз сверхкритических перепадов давления проточная часть дросселя может быть выполнена в виде сопла Лаваля (трубки Вентури), Характерной особенностью такого дросселя является его способность изменять срабатываемый перепад давления в зависимости от изменения давления потребителя.
Соответствующие расчетные зависимости даны в 9 3.8 при анализе условий работы сопла, работающего в режиме перерасширения. В некоторых случаях дроссель должен иметь большое по абсолютной величине гидравлическое сопротивление (свыше нескольких мегапаскалей). Однако снижать диаметр отверстия менее чем на 0,5 мм нежелательно, так как при столь малых размерах дроссель будет работать нестабильно из-за возможности обмерзания или засорения. В этих случаях можно устанавливать последовательно несколько дросселирукицих отверстий, смонтированных в общем корпусе (многоступенчатый дроссель).
В многоступенчатом дросселе (см. рис. 15.24, б) толщина стенки каждой шайбы 0=(1,5 — 2,5)с(, а расстояние между шайбами 5 = (3 — 7)г(, где с( — диаметр отверстия дросселя. Отверстия в шайбах должны быть смещены с оси и расположены в диаметрально противоположных точках. Коэффициент сопротивления и ступенчатого дросселя меньше коэффициента сопротивления п дросселей. Это отличие объясняется взаимным влиянием дросселей друг на друга.
Коэффициент сопротивления многоступенчатого дросселя ч„1,271 г)/и, (15.165) где с„ — коэффициент сопротивления единичного дросселя, В е винтовые ольшие перепады давления могут обеспечить также ви дроссельные устройства (см. рис. 15.24, в), создающие высокие гидравлические сопротивления главным образом за счет потерь иа трение в винтовом канале. Ориентировочные значения коэффициентов местного сопротивления для некоторых агрегатов и деталей, устанавливаемых в топливных коммуникациях ЖРД, приведены ниже: -7,0 11,0 — 12,0 1,0 -0,5 Основы расчета течения сжимаемой жидкости. Расчет газопроводов.
Для ЖРД характерно наличие газа в топливе. Если газ присутствует в виде механической смеси с жидкостью, то такая смесь не может рассматриваться как капельная жидкость. В этом случае течение топлива следует рассматривать как течение сжимаемой жидкости, законы движения которой подчиняются законам течения газа. Отсюда все полученные в настоящем параграфе зависимости в равной степени применимы как для расчета условий течения газа (пневматический расчет), так и топлива, содержащего газ в механической смеси. Течение вязкого газа по каналу. Уравнение неразрывности для установившегося течения газа по каналу постоянного сечения имеет вид ги! Р = шзрт = мерз = шР = сопз(, (15.166) где ги — массовый расход газа; Р— площадь сечения' а — средняя ск корость течения в данном сечении; р — плотность газа в том же сечении.
Рассмотрим элемент с(х горизонтальной цилиндрической трубы с площадью Р. Для левого сечения элемента скорость и давление име- Сильфон (без поворота потока) угол (попер . ка на 90 ) ТРойник-ответвление . Кран золотниковый Обратный ан гр бковый Обратный клапан шариковый Фильтр сетчатый . Кран-дроссель (заслонка) открытый Мембранный ан рям„очныи Пневмокран отсечной (поворот потока на 90') Пневмокран отсечной прямоточный Вход в охлаждаощую рубашку Фланпевое соединение трубопроводов Шаровое соединение трубопроводов Ниппельное соединение трубопронодов Направляющая решетка Кран-дроссель грибковый (поворот иа 90 ) открытый Датчик расходомера турбинный: при вращающейся крыльчатке при заторможенной крыльчатке Выход нз топливного бака (коллектора) Вход в топливный бак (коллектор) 0,05 — 0,100 1,2 — 1,3 3,5 1,0 — 2,5 2,0 — 2,4 2,2 — 2,3 1,5 — 2,5 0,2 — 0,3 0,10 — О,!5 1,5 — 1,6 0,4 — 0,7 0,2 — 3,5 0,1 0,2 -0,3 0,05 — 0,10 2,0 — 4,0 ют значение а и р.
Для правого — а + йо и Р + !/р. Секундный прирост количества движения для выделенного элементарного объема определится зависимостью то/а = рРао/а (15.167) где т — масса элементарного объема. На выделенный объем действуют две внешние силы — сила давления и сила трения. Секундный импульс равнодействующей внешних сил о/И,'= (рР— (р+ !/р) Р— т«8дх) = — Р!/р — т,Зо/х, (15.168) где то — касательное напряжение на стенке трубы, обусловленное наличием сил трения; 5 — периметр поперечного сечения трубы.
Приравнивая уравнения (15.167) и (15.168), получаем — Ро(р — т«2о/х = рРао/а $ или г/р 1 ро/ао/2 -1- т Яо/х/Р = О. (15.169) Потери на течение по длине трубы могут быть выражены через перепад давления — Лр,р в виде ого/оеар, /4 — «т,!/1 = 0 (15.170) или, используя (15.134), Л = 4«о/(рао/2), Подставляя уравнение (15.171) в (15.169), получаем (15. 172) 2/ 2Р Основное уравнение движения сжимаемой среды имеет вид 2 + ! й Р + 2 — й Р (15 173) З вЂ” ! р~ 2 /о — 1 ро 2 /о — 1 ро где индексом «0» обозначены заторможенные параметры. С помощью уравнения состояния это уравнение может быть преобразовано к (15.171) виду 2 а2 — КТ*+ — ~ = — КТ»+ — 2 + — КТо.
(15 174)  — 1 2 Й вЂ ! 2 †! Для нашего рассмотрения практический интерес представляя»т ва крайних случая течения: при постоянной температуре газа по длине канала — изотермическое течение и при полном отсутствии теплообмена — адиабатическое течение. Пе вый случай характерен для течения двухфазного топлива (та!4 как большая теплоемкость жидкости обеспечивает практически по", стоянную температуру содержащегося в ней газа); второй — для, течения газа по газопроводу.' Рассмотрим подробнее эти два случая Адиабатическое течение.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
