Прямоточные воздушно-реактивные двигатели Бондарюк М.М. Ильяшенко С.М. (1014191), страница 38
Текст из файла (страница 38)
фиг. 144,б). Входное сечение форкамеры имеет малую относительную величину, так что скорость потока по форкамере достаточно мала для того, чтобы воспламенение и горение смеси было надежным. В камере предварительного горения обычно устанавливается одна центробежная форсунка, дающая при малых относительных скоростях потока хороший распыл. Запальная электросвеча располагается в той области форкамеры, где имеется достаточная концентрация паров горючего. Язык пламени, выходящий из камеры предварительного горения, должен простираться до турбулентной зоны, образующейся за стабилизаторами. Стабилизаторы обычно изготовляются из стальных желобков, расположенных в виде лучей, концентрических колец или поперечных решеток (см, фиг. 144,б и 147). Возможно использование керамических, кварцевых и каталитических стабилизаторов.
Внешние стенки и сопла сверхзвуковых камер обычно охлаждаются воздухом. При изготовлении элементов камеры сгорания необходимо следить за тем, чтобы ее поперечное сечение не было чрезмерно загружено, т. е. чтобы коэффициент сопротивления камеры ~ не был чрезмерно велик: увеличение с увеличивает полноту сгорания ~Г но снижает давление перед истечением и уменьшает импульс отходящих газов. й 3. ИССЛЕДОВАНИЕ ГОРЕНИЯ В ЦИЛИНДРИЧЕСКОЙ КАМЕРЕ Основные вопросы горения и стабилизации пламени можно исследовать при помощи экспериментальной установки, изображенной на фиг, 148, Воздух от компрессора поступает ~в успокоитель или р е с и в е р, диаметр которого в несколько раз превосходит диаметр камеры сгод — Трубка аырэм «апрроб Фиг. 148. Схема экспериментальной намеры постоянного сечении. ракия.
Статическое давление р в успокоителе близко к давлению торможения ра. Для воспроизведения температур торможения, имеющих место в полете при высоких числах Маха, ресивер снабжают подогревателем, который обычно представляет собой небольшую камеру сгорания, работающую, например, на ацетилене и кислороде, на бензине и воздухе или на водороде и кислороде.
Подогреватель загрязняет воздух продуктами сгорания. С этим обстоятельством приходится мириться. Для нагрева 1 кгТсек воздуха на 100' требуется тепло-. вая мощность 1то =с,СгТхТ=0,24 100=24 ккал!сек=100 квт. (Соот- Уо 24 ветствующий расход бензина 6 равен О,= 0 = — =2,3 г/сек.) Н„10 500 245 Сжатый и подогретый воздух через дросселирующую диафрагму или сопло (которые служат в то же время для измерения расхода воздуха) входит в камеру сгорания. Камера сгорания, представляющая собой цилиндрическую трубу, снабжена форсункой, смесителем, стабилизатором с зажигающим устройством и выходным соплом.
Изменяя температуру и давление в успокоителе То и ро и подбирая диаметр выходного сопла, можно точно воспроизвести те условия, которые имеют место в камере сгорания на разных высотах. д(ля суждения о процессе горения необходимо знать следующие величины (см. фиг. 150), ре а) . д) Фнг. 149. Схемы топливных расходомероа. а — дроссеаьхый расходомер, б-аертушечеый расходомер. Расход воздуха О,. Расход воздуха измеряется по переПаду даВЛЕНИя Рсн На МЕРНОМ СОПЛЕ (ИЛИ раСХОдНОй ШайбЕ), Ра проходное сечение которого о, известно.
Из (2. 49) и (2. 74) хга= бЯРОГ м 2д"й Ро~5аЛа (Л) а+1 ~Кт„ (8. 11 ' А. Н. М а харон н Н. Я, Ш ер м а н, Расчет дроссельных устройств. Металлургнадат. 1953, где р„и Тол — давление и температура торможения перед расходным соплом; р,— статическое давление за расходным соплом; б,' — коэффициент давления, измеряемый опытным путем. У хороших сопел 0,99(о'(1,00. Правила замера расхода изложены в специальных работах'. Р а с х о д г о р ю ч е г о 6„. Расход горючего измеряется при помощи флоуметра (фиг.
149,а) или вертушечного расходомера (фиг. 149,б). Если абсолютный перепад давления на флоуметре ра- вен др мм рт. ст. или 13,6 ор мм вод. ст. и проходное сечение флоуметра равно Я, то О„= рЮ)/28'Т„13,6др, (8. 2) з аг+1 ( —;;,) -( —;;) 2у Й, (р Я ) [ т Яг Дг — 1 04 з,з 247 где з — коэффициент расхода флоуметра, определяемый путем опытов; Т,— плотность горючего в кг/мз. При использовании электрорасходомера расход определяется па скорости вращения крыльчатки. Статические н полные давления в начале камеры сгорания рз и раз! перед истечением рз и рез! на срезе выходного сопла р4 и рм.
Давления измеряются при помощи статических и динамических трубок. Т е м п е р а т у р ы т о р м о ж е н и я на входе в камеру сгорания Т„=Тз. (т. е. температуре перед сгоранием); после сгорания То,=Т„, (т. е. перед истечением), ра~впая температуре торможения вытекающих газов Там Однако произвести точный замер температуры продуктов сгорания при составах смеси, близких к стехиометрическим (я=1), затруднительно, так как измеряемые температуры, превышающие 2000' С, лежат за пределами термостойкости существующих термопар. Измерения столь высоких температур приходится производить спектрографически, например, методом обращения В-линий натрия. Метод трудоемок, нуждается в сложном оборудовании и квалифицированном персонале. Поэтому обычно измеряют только температуру перед сгоранием То.. Температуру торможения! после сгорания вычисляют по уравнению расхода (2. 49), измерив давление раз и Рз в выходном сечении камеры Яз, площадь которого известна; йг+! .
т ~' (г ') [(Р') — (~) ' . (83! Чем меньше расход газов через единицу проходного сечения сопла — 4 (т. е. массовый поток Тчтп, кг!секм') при данном давлении 34 торможения на выходе раз, тем больше температура отходящего потока. Пример. Найдем температуру отходящих газов, если статическое давление на выходном срезе камеры сгорания р4 = 1,02 кг!слгз; полное давление роз = 1,0 кг1слгз; выходное сечение камеры оа = 100 смз и расход газов Па=!,29 кг1сек; газовая постоянная Я=29,5 кгм!кг град. Принимаем для горячих газов лг= 1,3.
Температуру торможения находим по формуле (8.3), подставляя в нее вместо величин с индексом .з' величины с индексом .4'. а 4. НАРАметРы клмеры сГОРАния Камеры сгорания служат для сжигания топлива, т. е. для пре образования его химической энергии в энтальпию продуктов сгора. е ~ ~ми.мцвасв архе в лл .гл мр юе ния, зажигания и стабилизации пламени тем полнее сгорание, но тем больше потери энергии на. преодоление местных сопротивлений, тем меньше давление перед истечением, тем меньше скорость истечения и сила реакции отходящих газов.
Таким образом, качество камеры сгорания характеризуется двумя параметрами: коэффициентом сопротивления Г, и полнотой сгораниями.„. Определение коэффициента сопротивления камеры Для того чтобы определить коэффициент сопротивления камеры ~, следует измерить давление торможения рвз и статическое давление ра на ~входе в камеру, а также давление торможения р'ез непосредственно за стабилизатором.
Для того чтобы исключить потери давления, вызванные разогревом, измерения надежнее производить в отсутствии горения, но при таком же расходе, как и при работающей камере. При холодных испытаниях расход воздуха регулируют прн гоаюаее Фиг. 150. Схема замеров в камере. помощи иглы или заслонки, устанавливаемой в выходном сопле (фиг. 150). Коэффициент местного сопротивления камеры находим из уравнения (4. 19) с учетом (2. 67): ар Роз а+| ар С— ро е(|з) (8. 4) Здесь: Ар=роз — роз' з (Лз) =1.
В формулу (8. 4) входят только давления, которые можно измерить непосредственно. Определение полноты сгорания Коэффициентом полноты сгорания т,„называется отношение прироста энтальпии продуктов сгорания 6Ы к химической энергии вводимого в камеру горючего 6„Н„: .... ~р„= =(1 +а1„) =(1 ц-иЕ) э " м — "ю " юю (8 5) О,Н Н Н„ где с,— средняя теплоемкость продуктов сгорания в интервале температур ог 0 до Тщ,. с„— средняя теплоемкость воздуха в интервале температур от 0 до Тю,. Коэффициент избытка воздуха а, определяемый подачей горючего в камеру сгорания, задается экспериментатором.
Для вычисления полноты сгорания необходимо знать расход воздуха 6„определяемый мерной шайбой на входе в камеру, расход горючего б„сечение камеры Вю или сечение выходного сопла Я,, "статическое и полное давление в одном из этих сечений р4 и рюю или Рю и Рюю. Полноту сгорания т находим из уравнения (8.5), подставив в него температуру торможения продуктов сгорания (Тю;Тю,) из уравнения (8.
3): Коэффициент сопротивления ~ и полнота сгорания юю~ характеризуют пригодность,дамяры для работы на данном горюнам при. задан.- . ном избытке воздуха,. но отнюдь не качество топлива, так как при соответствующей организации процесса горения любое горючее вещество можно сжечь практически полностью. При неподходящем устройстве камеры даже такое горючее, как бензин, горит плохо. Известны случаи, когда камеры, предназначаемые для сжигания керосина, плохо работали на бензине.
Это обусловливается тем, что при работе на более летучем бензине смесь, поступающая на стабилизаторы, оказывалась переобогащенной (а ((1) и в застабилизаторном пространстве к продуктам сгорания не успевало подмешаться достаточное для сгорания количество воздуха. Наилучшей камерой была бы такая, для которой ~=О, т =1. Подобных камер не существует. Для увеличения полноты сгорания рй ЮЫйЪЪ Ы «, б р дру у ройствами.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
