Волков Е.Б., Мазинг Г.Ю., Шишкин Ю.Н. - Ракетные двигатели на комбинированном топливе (1048762), страница 13
Текст из файла (страница 13)
2.2 првдставлепы результаты расчетов Мп по формуле (2. 34) и экспериментальные даниыс Л. Фарбара и К. Днпыо 1см. работ) 13б)), получснныс для моподиспсрспого двухфазного потока. Б качестве твердой фазы использовались стеклянныс шарики диаметром д,=30 мкм, Поток воздуха прн различных концентрациях твердых частиц регулировался так, чтобы обеспечить постоянство числа Рейнольдса по параметрам 'воздушного потока, Расчеты проводились применительно к условиям эксперимента. При расчстах было принято )го=1.
Как видно нз графггка, зависимость (2, 34) обеспечивает хорошуго сходимость расчетных данных с экспериментом. Влияние конденсированной фазы для частиц данного размера при заданных значениях Ке начинает проявляться при П>! и приводит к резкому росту коэффициента теплоотдачи при П»1,5 —:2,0. Глава Б ГЕТЕРОГЕННОЕ ГОРЕНИЕ В КРД Окислитель Горючее Исследователь Смит (1933 — 194! ) Г.
Б р ; ; Б, и (1946) Д. Лемброз и М, Пом. па (1962] Г, Мур и и, Берман (1936) ГБ Орлзл |1969) йк Муте и М. Бвррер (1960) Б, Лдельмзи (1961] К. Брупетгя (1061) К. Мстдлер и др (1960 — 1963) Г. Максмен и М. Гиль- берт (1963) Т. Хаузер н М. Пск (!963 ти Смут н С. Прайс, (!965) СБ Смут н С.
Прайс (!о63) Р. Осмон (1966) Углерод Углерод Оз Воздук КС|О: КН ХО; Ы]1,С,|О 1.!зОз Нефть Полнзтилеи Прессованный металл Органический пласппг Соединения галогевоз НКО Ревнив и алюминия Резина ПММ, полизтнлеи, алзоминий КзО, К О. Оз Плексиглас Оз ПММ, ползктярол Бутилкаячтк, ПБАК ', полиуретан Гндрнд лития-бутилкзуч) и Лнтийалюмогндрвд О +Рз Оз+Рз Сополнмер полибузадпена и акрнлоеой кислоты, Горские топлива и КРД вкл!очает в себя распыл и кепаре- !и|с жидкого компопе|па, прогрев к гааификациго твердого ком- поисита.
Хпмичсскос взаимодействие компонентов (собствеиио твбличо 3.1 Гап. ииа 3 9 ( Си!то!гиге- ( нпо меж!!у ( Вл)ынпе маггооо; окпслптелем, 'мгпи на условии ,'п горюн!и в(п жп р!Ивчиомсл ~е пламени Исслехователь Характер течен!ы Мозель потока ! Стекиомо)- Пе рассматрива- (я))еское Переменное Пг раггма)ипва- лоеь Стекпомет- ))е расгмагрива- рпчеагое лось Турбупып- ~ ИЬП1 , Ламп!Фр)ьп( Лами!!!Пи)ы(1 ( Пилинхриче гкив канал То же Г. Бартел и В.
Рэпии (1996) 1';. Пеппер (1960 1962) А. Мухе и М. Баррер !196!) С. Фапнмен 11()69) Плоская ила стпнка ! С(амюырньш' '.и турбулеит-( ищ(! т)р!Оле5н !! ни)1 Стех!)пнет- По ржкиатрпаирическое лог!, рж сна)рги)а. юсь частично 1нбыток ги- Раггматпнвапось рюче!'о ~ ыы ичпп Цнлиихриче окна капал Г. Макгмен и( Плоская паа М. 1 ипьберт (1963)( стиика г(и)кс иамп излаггиотся зависимости лля расчета основных иарамстров го(к!Ппя гибриди1>1х топлив, которые схОдны с ЗИВП симостями Г. 31акскгс))а и 31. Гильберта, ио были получены друотлпчак))ся от ипх выраигги)исм для иар!)метра влува В.
3. !. пРОцессы, проте(сА(Ошие В ГАзОВОП ФАзе пОлОжение ФРОнтА ГОРения Как показывгиот ц)лиреи- п тсиевые фотографии, горении в ГРД происходит в отиосптслыго топкоп зоис п,чамсип внутри пограничного слоя иал поверх)гостью газификации твердого компонента. Позтому для построения зависимостей, оирсделгпогцих 62 горсиис), выравнивание состава и параметров продуктов сгорания. Гстсрогсииос горсппс, составля)огцсе спсцифпчгску!о особсииость КР:1, является паиболес сложным п отвстсгвсииым и.! всех процессов, ! бризу)оии!х в комплсксе рабочий процесс камеры сгорания двигателя. Э!1) и заставляет выдсгшть его как самос!оятсльиый обьскт изучения прп рассмотрении раоочсго процесса КРЛ.
11звсс)с . рял экспсримситальпь!х раг)от, посвягцспиых псслсловаигио го)гроте!!Иого горения в КР г. Краткая сволка этих работ лана в табл. 3.1. 0)и!и!Ги!м вопросом Г)рп тсорепгчсском Ггз) ~!!миги гстг.роггипого горения в КР( является ус!аиовлепис струк!уры и параметров пограничного сггоя при подводе массы и горении, Опубликовапиыс к иастоягцсму времеви работы и зи)й области С ИРИИИИГП1а !Ы1ЫМИ ОТЛИтп15!МИ Г!РППЯ'10И В )И1Х МОГГСЛИ ЯВЛСИИЯ псрсчис,чсиы В табл, 3.2. параметры горения в КРД, необходимо в псрву!о очередь рассмотреть процессы эпсргомассообмсиа в турбулентном пограпи шом слое изд повсрхиостыо газпсрикации твердого компонспта. Процсссь! перевеса количества движения, вещества и энергии в ляминарпом подслое описываются следующими уравпс'- ИИ51МП' д, д — — (ои) -.— (оя>=-О; дх ' дх (3.)! где х -- коордипата, нормальная к поверхпости заряда; =- -- коордипата, совпадающая с цаправлспием газового потока над поверхностью заряда; о, и - — компш>еиты скорости соответственно по паправлепням координат х и г! р.
й, ь>-- соответственно коэффициенты динамической вязкости, теплопроводиости п диффузии; С! †-локальная коицеитрация !что компонента; Т вЂ” локяльпая температура; !с — - полпап тсРз!одииамичсскап э>ГГалги>и51 1-Го компоие!Гга. Система урявпеипй (3. 1)--(3. 4) по фс>рме совпадает с соответствующей системой уравпеиий при турбулеипюм течении. В последнем случае следует только заменить коэффициенты и, ). и 1) соотвстстнукнцими характеристиками турбулентного переноса. Методы, используемые при рещс>ши обеих систем (для турбулентной зоиы п для ламяиврного подслоя), формальио одпиаксп>ы, ввиду чего пст надобности рассматривать каждое из эп!х решений по отделы!ости.
Уравпегпт (3. ) ) и (3, 2) являются соогветствспио уравнениями иеразрывпости и количества движсиия,,заппсяипыми в ооычиой формс. Оста!ювимся более подробно иа уравнениях (3. 3) и (3,4). Уравнение (3. 3) опвсывает процесс переноса 1-го компонента. Выражение в круглой скобке в правой части уравнения представляет собой массовый удельный поток !что компоиеитя через площадку, иерпепдикулярпую оси х. Величина э~ого удельного пото!са, обусловленного молекулярной диффузией, определяется закопом Фика. В рассматриваемой нами задаче диффузионным потоком вдоль координаты з можно пренебречь, поэтому соответствующее этому потоку слагаемое и уравпеиии с>ч дс д ! да > др с>и — оп =-- — ( р — ) д ' дх дх (,' дх, д: Ои — 1 - '; ОО " =-- — — ) О!'.>! — 1~ --, '- )Г,; дС;, дС,: д ! дС; '> (3.
3) дх, ' дх дх )," ' дх ~ д!' дт дс дт т> дС;, д с аз ои — +Оп — .-.: — ~>, —; '~ ос>11! — 1"-р! — ~ — )1, (3.4) дх дх дх Ь дх дх дх 2 (З.З) отсутствует. Прп выводе уравнения (3.3) для нашего случая сжазываезся возможным также пренебречь диффузионными потоками. возникающими из-за наличия градиентов давления и температуры (бародиффузпя, тсрмодиффузия). Второй член в правой части уравнения (3.3) прсдсгавляет собой массовую скорость образования ~'-го компонента при химических реакциях (в единицу времени на единицу объема), Уравнение (3.4) представляет собой закон сохранения энергии прп тепловых, хпх;пческих и механических процессах, протекающих в пограничном слое.
При выводе уравнения (3. 4) используется понятие полной тсрмодппамической эпгальпии г-го компонента, прсдстанлиюгцей собой сумму тсплосодсржания этого компонента при данной температуре п теплоты его образования из элементов: г у„==- ( саФтд-уО, Полная энтальпия смеси равна; у=-Ъ су,—" 2 Первое слагаемое в квадратной скобке уравнения (3. 4) выражает собой тепловой поток, обусловлепныц молекулярной теплопроводпостыо, Второй член представляет собой количество тепла, переносимого вместе с днффупдирующими компонентами смеси.
При этом тепла, поглощаемое или выделяемое прп протекающих в объеме химических реакциях, включается в полную эптальпию 7ь которая прп химических реакциях не меняется. Последнее слагаемое в квадратной скобке учитывае~ перепое механической энергии из-за наличия сил вязкости. Уравнения (3. 3) и (3. 4) можно упростить. используя следующие безразмерные критерии: иср Рг= — — — — число Праидтля; Х сс„~з, ).е == — число Льюиса — Семенова Яс;= — ' — число Шмидта (диффузионное число Прандтля). птз, При этом уравнения (3. 3) п (3.
4) принимают следующий вид: дС,:, дС; д Г дС; дх дх дх, 5с; дх д 13, 6) Уравнения (3. 5) н (3.6) существенно упрощакттся, сслп принять Рг=-1; 1 с=1; 5с=!. Такое упрощение основано на том, что для газа и газовых смесей, компоненты которых нмегот одинаковое число помов в молекулах, коэффициенты вязкости т, молекулярной диффузии В п тсмпературопроводностн а=Ццси в соответствии с кннетичсской теорией газа пмегот близкие значения. При этом допущении зависимости (3. 5) н (3.6) примут следукицнй вид: дl дт д Г дт з Оц — -1- О Гд — .= — ив дх ' дх дх ' дх дС; , дС,; д г дб, ' йа — ' —,' оо — ':=- — '(и — *)л-11 н дх ' дх дх ~' дх ;3.
8) 7=-о,и+ Ьь где а; н Ь~ — произвольные постоянные, определяемые из граничных условий. 1зассматрпвая в качестве границ псследусмой области поверхность газификации и„=О; 7=-1, и фронт горсьчзя в газовой фазе и=иб 7= — 76 находим: Ь1= — ! а1. = пг и, следовательно, из, 'у -'з 7=.= — -', — — — У,. ак о (3. 11; Аналогично, нз сопоставления уравнсппй (3.9) и (3.8) слсдуст, что прн )гт,=-О (замороженная химнчсская рсакцпя) существуст частный интеграл вида С; =- ази + Ьа. 3 гтйй Если в уравнении (3.2) пренебречь величиной второго слагвсмого в правой части, т.
с, рассматривать течение в канале ГРД в первом приближении как безградиептиос, получим ди, де д / да '1 йп — +от~ — ..=. — ~и — ~ 13. 9) дх ' дх дх ~' дх~) Сравнивая уравнения (3.9) н (3.7), нетрудно установить, что уравнение (3.7) имеет частный ннтсграл гг!с постоиш1ы««п«п Ьа опйсдсляются нз ГРаинчных Условий. О~сюда ел<дуст, что пройм!л<«по«и!ой эн!азы<ни линейно зависит <л скорости и не зависит от протекания химических рсакц1ш, а также, что концентрация даннОГО 1«омп01!инта лннишо зависит от скорости п вне зоны реакпин, При решении данной задачи пограничный слой делится на две области: облас<ь 1 -- между поверхностью газификации и фронтом горения; область П --между фронтом горения н внешней границей пограничного слоя. Массовая скорость порождения Рго компонента на фронте химической реакции, отнесенная к едннице площади, Определяется как разность массовых потоков 1-го компонента, входящих в зону реакции справа н выходящих из нее слева; ,и .
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
