Волков Е.Б., Мазинг Г.Ю., Шишкин Ю.Н. - Ракетные двигатели на комбинированном топливе (1048762), страница 11
Текст из файла (страница 11)
ПО!ссьлш!ые зпачеипя коэффпцпепта коивективной )еплоотлачи ог газа к гладков пепроппцаемой степке в этом случае с приемлемой для пижеиерпых расчетов точпс)стью могут быть определены !ы критсриальиых эмпирических зависимостей, полученных для коивективного тсплообмепа при безградиептиом течеппв в !руое плп вдоль поверхности пластипы и имего)щих вид Хи . с )хс«Рг и! где )к!с!=- — - -- критерий Нусселыа! !. е! Кс ===- — -- критерий Рейи!Оль)ьса; те,я Рг =- — — критерий Пряилтля; с, и, кч - постоянные бсзразмсриые и!С.тсь; ! — оиредсля!о!ции размер; и — коэффициент тсилоотдячи; „): -- соответственно коэффициенты тсилоироводиости и кииематической вязкости газа; с„, О - — соответственно удельная теилосмкость и плотиосп газа.
Б габл. 2, ! дана сводка основных извес)иых из 'штерятуры ьивисимосгси такого !ииа. В формгляк, приведеипых в гс!бл. 2. 1, Га температура горио)кеипя 1азового потока; .г. -- )емисратуря вовс рхыос! и. 11псчс!ш «с!» при к!»Париях Хи и 1ке указ!!Вяе) иа в кв'ксгве опрелел)по!пего размера в даппой зависимости прпият лиамсц) капала; иидскг с!я)5 озиачя!'т, »ОО О!П)едсляюьцим раз)!Срсс)ь является расстояиис ог иячяла канала до рассматриВас'МО1'О СОЧСИПЯ.
Хотя зависимости !2. !)- -!2.3) были полу им!ы из эксперименп в в круглых трубах, их широко использу!от при расчетах теплсяпдачи в каналах некруглого псхиерс и!ого ссчеиия. При этом ис)рскол От круг)1ых труп иа ссчсиия сс1ожиой коифиг! рации !в условиях )хРД вЂ” - кольцо, сегмеит, звездка и т.
д.) обеспеьи- Тибииии 2. 1 ' Прияечгииге[ [о 11 (2.1) Г, йретссол к, 31, Л. У(гаке-~ Кигг=. 0,023 йеа' Рго'г 1 [10) (2 2) д -'~ 1 'к ~ Хгги.—.. 0,0162йе'гг"т!'г' ' ' (Т о Т,)""е гми, Пчи 11еккии Б. С. Питт-, ...,...'" " "-" о""" 'т е -- гкои [271 (2.3) '.~иг 0014 .
йси Рг [т (с)1, ~ ( ) кои, В. В. (кггггеиггческеа1 Кириллов г=-1гз (:гг11 ' "ири . Дг<101 [фтггктггги : =-1 ири г гтги10 [271 ! Хг 0031 и прг ' [т (КЦо е Х Х( "'гг)' ' ' Получено [ [45) 'лли яаоскойг йлдстггггег Ки =-0,036 йе';"ирг" ~~ св Р. Эккерт — [31) Хгг,г — — 0,030 йе,г ' Рты~(дггт) И'Х ТС (Тоо,7' )о'ге Т. Лейон (2.6) вается ввслсвисм в расчетпгые зависимости зквивалеитного гидравлического диаметра; 11 =- —" 4Ти 11. П ()е (тиггг р где $и-- площадь свободного сечсиия камеры; П, — — периметр горения (газификации). )г'„ак следует из зависимостей (2.
1) — (2. 6), приведсипых в табл. 2.1, пптснсивпость конвективнггго тсплообмегза в длиннык трубопроводах бпрсдсляется главпым образом величиной критерия Кгк который для условий ГРД целесообразно представить в виде глс !'.== 6!Есе —. удельный массовый расхол газ|в; р — козффицпепг лппамической вязкости; г — расстояние до данного сечения от обращенпого к псрслпсму дппщу торца заряда. Нара ы с критерием Нессельга в георип тспломассообмщщ «риз!сия!о! такж! крит!|рай С|затопа: Я==.— раве Связып||клу различпымп критсрпязщ устанав:швастся зависимоес гью (о 8! Пе Рг позволя!ошей от формул (2. 1) — ('2.
6) пер!.иж! к повым. сол ржащим вместо Хц крпт|рий о(, 2 2. КОН ВЕКТИВНЫЙ ТЕПЛООЬМЕН В КАНАЛЕ СЕКЦИОННОГО ЗАРЯДА КРД Устройство камеры сгорания КРД с капалом, разделенным дроссслирующпмп устройствами па отдельные секции (полости(, показапо на рис. !. 8. Каждая пз секций представляет собой проточиьш объем, в который пз узкого канала дросселя с высокой скоростью поступает газ. создающий внутри секции силь- ос цпркуляционаое движение г ) 1 ), (рис.
2.1). Хотя внутри каждой сек— ) ! ( ( ' цпп течение газа имеет слояс,— / .— пую простраос гас~кую струк- туру, зпапие втой структуры ),Э ' пс является обязательным лля Сх определещ|я срелпнх параметров теплообмсна. При опрслс лен|щ зтнх параметров мы будем исхол|пь из упрощеппой Рпе 2 !. Схе| е ш|ижепия !!!а' яигл схемы, полагая, что весь объем, три "'"'""" ""'".""' ззпотпе|п ||й вихря мп обта! оеееееь рео;ррреое етрепин~ео-~, -"- лает по отиошспшо к турбуеэ еьанвя Зина леп ! и!зори свойством п:ютропиосы|, т. е. что статистические свойства гурбуз|ептпости в данном случае ис . ависят сп выбора паправлсния. Это позволяе~ воспользоваться зависимостями для изотропаой турбулеитиостп. В качестве основной характеристики апхрево|о движеш|я газа пслесооораз~о использовать фупкцию рассеяпия мехаиическоп энерп|п, илп улсг|ьиую диссипацию Е|, равиую расс|якаю эиергип в (дпиицу премеип В с.пишце объема.
В рассматриваемом случае м(окпо припять, Гго процессы дпссп(шцпп протскакы рзвпом(срио во вс(м объеме секции. При зиачительяом разцш пш диаметров дросселирщощего тстрОЙстВЗ и каизлз зарядя киистпчс(кз51 эиерГп51, рассч1пывзсмая ио срс;щей скорости осевого течения газа, пренебрежимо мала по сравишипо с ки>!Сгпчсскоп э(и.'рп1сп ВтекзюпщГО В сек. шпО Гааз. Тзк, ияири)1ер, 1)ри соо1поп!ш(пи диаметров 2: й, ЯОтО- рос имело место ирп испытании одного пз модельпых двигател(Й, Выполи(ппь(х (ю ТЯКОЙ схеме (с>1. раоот>' !В(~!(, кписги'шская эисрг!!я оср(дию>ПОГО ОссВОГО тсч(.'Ипя состзвл5(ст меисс 3 и ОГ кинетической энергии втекавшей струп, Кпис!Ичсскз>1 эисрпщ втека!ошей струи переходит в эиерыпо (урбулеитпого двпжшшя, которая зятем, в процессе диссппации, прсобразтстс>1 в тепло.
Следовзт(лы(о, В п(рвом ирполпжеиии можно прнпятги Р. 9! где (> - — секуидпый массовый расход газа через капал дросселя; Я вЂ” кииетичс(кая энергия единицы массы поступшо(цсго газа; Юг" -- объем секциоипои полости. Согласно общеприпятой спектральной структуре изотропиого >урбулсптиого движения, получившей обоспование в трудах )(. Н. Колмогорова, Г.
Тейлора и других исследователей, процессу диссииации мехаш(ческой эперпщ предшествует распад круппомасштабнык пульсаций на более мелкие вихри. Процесс измельчения масштаба пульсаций протекает вплоть до некоторого масштаба движсппя /(ч называемого внутренним масштаоом турбулентности, пачииая с которого двпжеиие газа приобр'- тает вязкий характер. Турбулептиыс пульсации масштаба 1=-!з уже ие могут распадаться иа более мелкие: оип постепенпо исчезают из-за влияния вязкости, а кинетическая э(!Срг>(я, которой оии обладают, превращается в теплоту, Согласио теории изотропиой турбулеитпос!и, такис мслкомзси>тзбиые вихри являются основным источником диссипации механической эпергии турбулептного движеиия. Внутренний масштаб турбулеитиости для изотроппого гурбулептиоп> движения связан с удельной диссипацпей зависимостью (см.
работы [!-(; 39]! Г.>. !О! Гдс (( — - коэффицис1п дипам1П1(скОЙ вязкосыи Π— плОГиость ! Яза. В слое газа, прплсгзк)щем к поверхности заряда, будут преобладать силы вязкости. В этой области решак)щую роль прп- обретает перепое тепла молекулярной теплопроводностью, вследствие чего тепловоп поток к поаерхпостн Бырахкается зависимостью д= —.- — '" (Т,— у,), гв где 1„— толщина вязкого слоя; Т,, — температура па внешней грапице этого слоя Полагая величину '1', близкой к средпей температуре в ядре газового объема, коэффициент коивективиой теплоотдачи к поверхности можпо представить как а== (2. 11 Толгцпиу вязког~ слоя можпо припять пропорциоиальиой внутреннему масштабу турбулентности: 1ь=-сопз( 1и (2.
12) Тогда из зависимостей (2,9), (2.10), (2. 11) и (2.12) при Рг.=-) получаем формулу лля опрелслеиия срелпего коэффициента геплоотдачи в лашгом объеме; ,' „Д-4 '1м ига==сова( )т) ,ЛГ, Выразив расход газа и его кипетическую энергшо через параметры па входе в данпый объем, получим (2. 13! 1 ЕЛО~ пт( а .=-сопа1 ), ом ' ' т) (2.
14) Хцд — гйе„'/'~ — ~ ', (2. !5) где Кез — — критерий Рейпольдса, рассчитанный для параметров выходного сечения капала дросселя; с — эксперимснтальпая константа. Зависимости (2.14) и (2.!5) могут быть использоваиы для расчета теплообмеиа по поверхиости отдельных секций, за исключением узкой застойной зовы на тыльной поверхности лроссслытй шайбы (см, рпс. 2.
1). где А — диаметр канала дросселыього устройства; о~ —. скорость газа в выходпом сечении этого капала. Зависимость (2, 14) можно преобразовать к критериальному виду, привяв за характерный размер диаметр канала лроссельного устройства А, опрслсляющий в первом приближении размер крупных турбулситпых вихрей: Следует заметить, что роль цпркуляциоппого движещщ газа как определя1ощего фактора копвектпвцого теплообмепа не ограничивается секциоппым зарядом.
В зпачитсльпой мсрс она проявляется также в заряде с нсдрск:сслировацным капалом па иачальпом участке течения, обусловливая повышециую скорость газификации твердого компопепта па этом чистке. 2.3. РАсчет КОэФФициентА конВектиВнОН теплООтдАчи ДЛЯ ДВУХФАЗНОГО ТЕЧЕНИЯ В КАНАЛЕ С НЕПРОНИЦАЕМЫМИ СТЕНКАМИ па., 02 ч 9 !'2.! б) гле г, -- диаметр частицы; и=-'г'а — Ук — разиость абсолюп|ых скоростей частицы и среды; Ч' — - коэффициент сопротивлеппя, явлщощпйся фупкл,,и ццей Вс, „==- — ' где к — козффициепт кииематической вязкости; а Кь-..., 11а,тичщ оолыцого колпчссгиа тпс!злых часмгц в продуктьзх сгорания гибридиых топлив с металлпзированпыми горючими влияет как на характер теплообмепа между газами п поверхпостыо дзига~ела, тзк и иа количественные показатели этого процесса.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
