Прямоточные воздушно-реактивные двигатели Бондарюк М.М. Ильяшенко С.М. (1014191), страница 29
Текст из файла (страница 29)
Аего 0!вез/, 61, 1950. о — площадь стабилизатора в смй; Р— смоченный периметр в см. Пример. Лля стехиометрической смеси пентана с воздухом: 5 =15; при ! вам 1 топливо-воздушное отношение — =0,0167. Параметр стабилизации по «ь графику фиг. 107: олм о,зб = 67 1,72=115, (6, 78) Отсюда можно найти скорость, давление, температуру потока или гидравлический диаметр стабилизатора, при которых наступает срыв, если остальные параметры известны. Г Если скорссть потока и« = 100 и!сек; — = 1; р=1 кггсмз, то наимень- т ший гидравлический диаметр стабилизатора, способного удерживать пламя, равен 0,88 /100 П = 1 .
— = 0,94 см = 9,4 мм. 115 $10. ГОРЕНИЕ ВНУТРИ КЕРАМИЧЕСКИХ ТРУБ При сжигании углеводородных горючих в камерах с металлическими стенками необходимы стабилизаторы, так как температура металлических стенок обычно остается ниже температуры воспламене«ния горючего .и металлические стенки не могут служить воспламенителями. Фиг. 108, Фотографии горения в стабилизаторной и керамической камерах. а — стабилизаториаа камера, б †Фак ав вмхоле из стабилиааториой камер«, е — тореаие в керамической камере, а †Фак иа вмходе из ксрзмической иамерм.
192 Для уменьшения сопротивления камеры С были проделаны опыты по сжиганию горючей смеси в бесстабилизаторных камерах сгорания, стенки которых нагреваются до температур, близких к температурам пламени. Для того чтобы стенки могли выдержать температуру, более высокую, чем температура воспламенения, ~в качестве огневого участка камеры использовались керамические трубы !фиг. 108), Полнота сгорания углеводородов в керамической трубе близка к 100з,го, а сопротивление Г, меньше, чем у стабнлизаторной камеры. Однако механические свойства керамических камер значительно хуже, чем металлических, а вес единицы поверхности более высок. По этому до настоящего времени керамические камеры не нашли применения в реактивной технике, Жаростойкие и нетеплопроводные покрытия внутренней поверхности листов, из которых изготовляется ка мера сгорания, могут интенсифицировать процесс горения, уменьшить длину огневой области, уменьшить тепловые потери через стенки и увеличить полноту сгорания при одновременном уменьшении сопротивления.
ЛИТЕРАТУРА 1. В ол ь К., Скорость распространения открытых турбулентных пламен. ВРТ !956, № 4, 48 — 53. 2. Вопросы горения. Сб ! и 2, Изд иностр. литературы, 1954. 3. 3 ел ьд о в и ч Я Б. и Пол я р ный А. И., Расчеты тепловых процессов прв высоких температурах. Изд. БНТ, !947. 4. 3 ел ь д о в и ч Я, Б., К теории распространения пламени. ЖФХ, 1948, т. 22, 5.
Ильяшенко С. М., Гер мейер Е. М, и Соколова В. Н., Тепловые диаграммы для продуктов сгорання керосина в воздухе, 1950, б. Кросс Р. А. !к А. Сгозз), Стабилизация пламени в пограничном слое. уе1, Ргоро1шоп, т 25, 1955, № б. 7. К э й Д. и Л е б и Т., Справочник физика-экспериментатора. Изд, иностр. литературы, 1950. 8. Л ь ю ис Б, и Эльбе Г., Горение, пламя и взрывы в газах, Изд.
иностр. литературы, 1948, 9. Мак, Кл юр и Б ерл, Горение, !пав апб Епйбпеег!пб СЬеш!з!гу, т. 45, 1933, № 7, !О. М их ель сон В. А., Нормальная скорость воспламенения в гремучих смесях, ! 890 11. П р а н дт ль Л., Гидромеханика. Изд, иностр литературы, 195!. 12. Робертс Дж., Теплота и термодинамика, Изд. иностр. литературы,!950. 13. Се и е ион Н. Н., Теория цепных реакций.
Гостехиздат, 1940. 14. Справочник химика, т 1, Химиздат, М.— Л., !952. 15. Х и три н Л. Н., Физика горения-и взрыва. Издательство Московского Университета, 1957. 16. Ш ел к и н К. И., Турбулентное горение. ЖТФ, 1943, т. 13, № 9. 17. НАСА йерог1, 1953, № 1037. 18. 3агпгпег!ге!б М, апб о!Ьегз, ТЬе РЬуз!са! 81гпс!пгез о! 1пгЬп1еп1 Р!ашез. зе!.
Ргорп!з!оп, г. 24, № 4, !954. 19. Во!х й. Е., апб Впг1аие Н., ТЬе!пнпепсе о1 ТцгЬп!епсе оп Р1агпе Ргораиа!!оп ка!ез. зе!. Ргооп!Моп, т. 25. !955, № 6. 20. Е1Ье Н., Еопггп Зппроз. оп Сошьпз!юп, 1953. 21. СошЬпзноп Ргосеззез. 1чегч УогК 1956. 22. Рпниег О. апд 5 1шоп Р., Ргеб!с!!оп о! Е!аше Че!ос1!ез о1 Нубго- сагЬоп Е!ашез. НАСА пер., !954, № 1158. 23. Кагшап ТЬ., СошЬпз!юп !п ТпгЬп!еп! Р!ашез.
Еопг!Ь Зушрозиш оп СогпЬпз!юп, 1953. 24. Р е Е и Ь а у. СЬагас1ег о1 Р!зй Сон!го!еб Р!ашез. Аего Р!Кез1, 61, 1950. 193 13 316 25. 8сЬа11ег А. апб СатЬе! й, В., ТЬе ЕВес1 о1 ап Орроз!пд Ле! оп Е!ате 81аЬ1!11ч. Ле! Ргори!з!оп, т.
25, 1955, !У б. 26. Ногч !ап6 А. Н. апд 51т топйз 97. А., СотЬиз1юп !из!де йе1гас1огу ТиЬез. Роиг1Ь бутр. оп СотЬиз1!оп, 1953. 27. Е чапа М. %., Спггеп1 51атз о1 Ргоб!етз о1 СотЬиз11оп Неа1 Тгаиз. апб Р!. МесЬ. 1пз1., 1954, 26. В оп пег Сп 1,, ЕВес1 о1 1пгВа! М!в!иге Тетрега1иге оп Г!ате Яреейз апб В!огч-оИ 1.ипИз о1 Ргорапе — А!г Г!атее, МАСА, ТЫ, 2!70, Апп. 1950, 29. Р е1ге!п й. Ю., 1 опдчг е1! Л. Р., аид Угге! за М.
А.,— Нате бргеаб!пп 1гот Ва11!ез. Зе1. Ргорп!з!оп, ч. 26, !956, М 2. 60. Ьее !в В., Реаее рб М., апй Тау!ог, Н. 8., Н!пЬ Бреей Аегойупат1сз апй Ле1 Ргори!з!оп, чо1. Н, СотЬиз1!оп Ргосезвез Рг!псе1оп 1!п!ч. Ргезз, 1956. ГЛАВА Ч1! ОМЕСЕОБРАЗОВАНИЕ В прямоточных воздушно-реактивных двигателях, работающих на молекулярном энергоносителе, горючее применяется в жидком состоянии. Начальная скорость потока воздуха на входе в камеру сгорания составляет десятки, а в некоторых камерах сгорания даже превышает 100 м(сея; ~время пребывания горючего в камере не превосходит нескольких миллисекунд.
Для того чтобы жидкое горючее успело полностью сгореть за такой малый промежуток времени, воспламенению должна предшествовать тщательная подготовка смеси горючего с воздухом. Подготовка смеси паров и мелких капель горючего с воздухом называется смесеоброзованием, Смесеобразование состоит из следующих процессов: подачи горючего; дробления жидкой струи на капли; испарения капель и перемешивания образовавшихся паров горючего с воздухом, От качества подготовки смеси зависит скорость и полнота сгорания. Смесеобразование — один из важнейших этапов работы камеры реактивного двигателя.
Подача горючего производится с помощью баллонов сжатого газа или с помощью насоса, приводимого в действие особым двигателем— обычно воздушной турбиной. Распыл топлива производится при помощи форсунок: струя топлива, вытекающая из форсунки, дробится на отдельные мелкие капли, диаметры которых обычно измеряются десятками микронов. Испарение капель, двигающихся в воздухе, происходит как за счет теплоты, получаемой от окружающих газов, так и за счет собственного тепла; Чем мельче капли, т.
е. чем больше их общая поверхность, и чем больше коэффициенты переноса вещества и теплоты, тем быстрее происходит теплопередача и испарение капель. Форсунки должны быть расположены так, чтобы местная концентрация образующейся смеси горючего с воздухом в зоне горения находилась в пределах воспламенения. Испарение капель обычно завершается в самой зоне горения. Перемешивание паров горючего с ~воздухом происходит за счет турбулентности потока и молекулярной диффузии.
С увеличением 13~ интенсивности турбулентности процесс перемешивания ускоряется; расстояние, иа котором поля концентраций по всему сечению камеры сгорания выравниваются, сокращается. Изучение смесеобразования мы начнем с изложения теории форсунок. Здесь Г, — коэффициент местных потерь или коэффициент сопротивления, определяемый опытным путем. Подставив выражение (7. 2) в (7.
1), получим (7. 3) 1+с т~ у Выражение р называется коэффициентом скорости. Коэффициент скорости связан с коэффициентом сопротивления 1 рм у Коэффициент скорости обычно лежит в пределах от 0,92 до 0,98. При расчетах можно принимать ;Ф'„= 0,95. По скорости и величине выходного сечения форсунки 5 можно найти расход жидкости 6: О=7 и,зТ,=РР.зУ2ат,ар (7. 5) (7. 4) Коэффициент Р, равный отношению площади сечения струи к площади сопла форсунки, называется коэффициентом живого сечения. Для прямоструйных форсунок при истечении из отверстия с острыми краями 2 3 190 й 1. НРЯМОСТРУЙНЫЕ ФОРСУНКН Прямоструйная форсунка представляет собой небольшой насадок с узким отверстием, диаметр которого обычно измеряется десятыми долями миллиметра (фиг. 109). Скорость истечения горючего и„можно найти по уравнению Бернулли, Обозначим избыточное давление перед входом в форсунку через Ьр, плотность горючего через Т,.
Тогда: Свило . тс =в~ ~а Р Р"" (7 1) 10рЮЧЕЕ l тг Потери давления ьр. обычно пропор- циональны квадрату скорости истечения: р = 100ат Йс к умм Фиг. 109. Схема прямоструй- Ьр„„= 1 — ". (7, 2) яой форсункя. ПОТ ПРоизведение коэффициента скоРости Р~ на коэффициент живого сечения гг называется коэффиг(ментом расхода Рп Рг= г7 гЕ (7. 6) На практике наиболее'удобно измерять коэффициент расхода: (ь= 5У 287гар (7. 7) Избыточное давление топлввоподачи измеряется манометром, плотность жидкости — ареометром; секундный расход определяется либо непосредственным взвешиванием жидкости, вытекшей из форсунки за время 1, либо ~ри помощи специальных расходомеров: штихпроберов, флоуметров, вертушечных приборов и др. При изменении природы жидкости (например, при замене бензина керосином), при изменении температуры жидкости или избыточного давления коэффициент расхода прямоструйной форсунки изменяется незначительно.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
