Волков Е.Б., Мазинг Г.Ю., Шишкин Ю.Н. - Ракетные двигатели на комбинированном топливе (1048762), страница 14
Текст из файла (страница 14)
~о7д, ~ <!"! ) ~ ~й7) ~ «1С< ! ~ При приня~ом допущении Рг=!.С=1, Пй=!!. Заменяя дС</дх произведением (дС,7ди) (ди/дх), получим — !п! =-Т,~( — <-) — ( — '~~ ~ . (3.14) Здесь и далее индекс к!» обозначает фронт химической реакции (горения); т! — касательное напряжение яа фронте реакции. Отсюда !3, 13) Ввиду линейной зависимости С; от и, для области П можно запнсать; (3. Рб) Приравнивая правые части уравнений (3.16! п (3.15), получим — — С<„— С<7 + — — (и, — !!«) - . (3. 1<! Зависимости (3.!2) и (3.!7) геометрически представлепь< на рнс.
3.1. Из этого рисунка следует, что сумму первого п третьего слагаемых в квадратной скобке уравнения (3.17) можно рассматривать как некоторук! фиктивную концентрацшо на внешней границе пограничного слоя, соответствующую линейной зависимости С <ж и для области 1. Следовательно, при сохранении этой суммы зависимость (3. 17) остается справедливой для любой точки области 1, если прн сохранении в ней указанной суммы вместо С<; и и! подставить значения С н и для данной точки.
Для поверхности газификации получим ) --~ ы ы1 При этом ~ —.~ ) — -- — ~ — ) ~ ф— С„+ — — ' (ие — и )~ . (3. 19) (1 — С )(йв) = — о,В ( — ~' ) == — р, (— ,3. 20) еп ~ т (' У)' 'Х р, ее ве Рнс. 3. 2. Рис. 3.1. Используя модифицированный параметр вдува '" (Ео)е 2 (Ео)е (оо)еие сене 5! Стчеие те из уравнений (3, 19) и (3.
2О) получим В ~ С„ В+1( 8 Уравнение (3. 21) ыоиспо переписать в виде в /,с„ -,.=-е в+1 ( —;. — В-— (3, 2!) (3 " Параметр варна В нввьмввтсн мознфнаврованным в отлична от параметра вдтва (Сс') е в '." и ие51о ГРаПИти1ОС УСЛОВИЕ ДЛЯ ПОВЕРХНОСтц ГаэифИКаЦИИ ПРПМЕПИ- тельно к компонентам, образу1ощиыся па этой поверхности, имеет следующий вид: у — у . т, где тт.— — ', и>=- — , '>у .- — — — доля сзолимата, поглощаемая в плоскости реакции. Аналогично выводятся зависимости для концентрации па поверхпости раздела двух фаз для других компопептов. Отличие состоит в грапичпом условии па поверхности, которое для этих компоцептов записывается в виде С„ойп),=: — р, ~ — '~ (3. 20з) Если учесть, что соотношение компонентов, участвуюшпх в реакции ца фрсп|те горения, определяется уравнепием реакции: паМя+ >>п>у(д ~пр Чя (3.
23) где Ма, Мя и Мь — молекудярпые массы компонентов, то для поверхпости 5 получим л„м ! — ит) В-- >( ' ч,;И, (3. 4) (3. 25) Если принять, что все продукты газификации твердого ком- понента (весь суб,тимат) окисла>отея на фронте горения, т. е., ~>то С„>=-0, то, используя предпосылку построеиия графика на рис. 3, 1, для дивного случая получим геометрическую схему, представлеииу>о иа рпс. 3.2. Из нее с:>едует >ах Сг,— '. — (»,--а ) с,, ат откуда получаем дополиителш>г>е выражение для Ся.: С„- У. (3, 2б' ту Приравнивая правые части уравнений (3.26) п (3.22> и по- !Ожив в последней Са, =О, получим т;=! +Ви;. (3. 27) Профили концентраций в системе координат С-->! прп диф- фузионном горении могуг быть двух тпиоп, которые представ- лены иа рис.
3.3, а и б. Случай 1 (см. рис. 3. 3, а) с протеканием реакции горения на поверхности газификации возможен тогда, когда скорость гази- фикации пиже уровня, необходимого для обеспечепия стехиомег- рического соотношения реагирующих компонеггп>в на втой по- верхпости. 11спользуя выведенные соотношеппя, можно оцепить мпци- ыагп*иу>о скорость газификации, ниже кг>торой реакция горешш 6>дет протекать непосредственно на поверхности раздета фаз. Если в зависит>!>стн (3. 24) положить Са>=-О; >>>==О; т>=1; )>>=-1.
получим сиответствук>шпй этой скорости параметр ндува: >3. 28) Решение для случая 1 представляет практический интерес для расчета у>и>са материала тсплозап!итнь>х покрытий и соплоных вкладьппей. Для твердь>х ко>>>попепзх>в„использ) смык В тог!дивных ком. позициях КР>1, более характерным является случай 2, кснда оп>ошение удельного массового расхода горючего материала !" Е Ю) ! П Рнс.
3. 3. с поверхности заряда к расходу г>кисляющего компонента, достига>ощему этой поверхности, намного выще стехиометрпческого. Г1ри этом п:ц>скость реакции горения удаляется от поверхности (см. рис, 3,3,6). Есчп в уравнении (3.24) принять Са.
=О, полагая, что весь окисляющпй компонент, переносимый из ядра течения к поверх. ности газификации, целиком расходуется на фронте горения, то из уравнений (3.2Ф) и (3.27) следует зависимость, определя>ощая положение фронта горения: '!я»а Л!г»» В иу — ' Л1,» — С ага»з !3. 29) Эту зависимость с учетом выражения 13.28) можно псрепнса Гь В виде ! —- ~»>!» — В и, == — —— в»>ь> >3.
23)а! Предельное положение грронта горения при В- о опрелс~птся формулой — 1 у и!' -,В,„м ' 11зяестио исбольшос количество работ по определению гюложспня пламсигг при горении в ГРД. В работе (21) приводятся шлирен-фотографии, полученные лля системы «плскснглас-- кислород». Пламя на фотографии имеет вил светящейся полосы, удаление которой от поверхности газификации зависит от стспс- Т,к 7500 7700 :700 .'700 05 0.5 а7 0,3 0,0 7,0 бок Ряс. 3. 4. Температура горения амтемм «полпметилметакрнлат — кислород» а эааисимостп от степени разбавления окислителя ни разбавления окислителя в набегающем потоке. Если поток окислителя нс разбавлен (С„,=1,0Ц плалтя располагается па расстоянии хггб=0,1 от поверхности газификации, чему соответствует значение 777=0,55.
(Здесь б -- толщина пограничного слоя). Т1рн разбавленпи окислителя пламя удаляется от поверхности заряда, как это следует нз зависимости (3.29). Так. прп степени разбавлсяия 50"'а (Сон=-0,5) положение пламсин определяется сэтношениеээ хг)5=-0,2, чему соответствует 07=0,65. 1эасчст пгэ у)эавггсггнго (329] лля этих случаев ласт с,тслуггэш~гс чсппя: 70=0,52 (при С„.=1) н гг;=0,68 [при С„,,=-О,5) Высокнс температуры на фронте пламени и в ядре пспока КРД в сочетании с химической агрессивностью срелы затрудняют исследования структуры пограничного слоя. Знакис зависимостей, вьгражающих параметры пламени прн различном разбавления подаваемого в камеру компонента инертным всшеством, позволягп результаты замеров прп высоком разбавления компшюнта (т. е, при низких температурах) экстряполпровспь в гнблясть высоких температур.
"о В раоате !21] такой прием был использован для определения температуры продуктов сгорашся системы «полиметилметакрилат — кислород». Измерение температур в патоке производилась с помощью вольфрам-вальфрамоварениевых термопар. Термопары помещались в поток кислорода с различной степенью разбавления его азотом (от 50 до 25»ь ), Затем полученные результаты зкстрапалировалнсь да !00,,'-ного содержания кислорода (рис.
3.4). Подобный прием может оыть использован и для определения других параметров горения. 3. 2. РАСЧЕТ СКОРОСТИ ГАЗИФИКАЦИИ ТВЕРДОГО КОМПОНЕНТА Тепловой поток к поверхности газификации твердого компонента в абсцехр случае представляет собой сумму конвективного и радиационного потоков: Ч.=Ча.+Ч' Лля гибридных систем со слабым излучением продуктов сгорания, к которым относится большинство систем с неметаллизнрованпым горючим, тбплавайс поток к поверхности газификации можно представить в виде (3. 30) с)р Яр где Р«=; — 1+ — 1+ — — поправочный коэффициент, учитычр» и«вающий влияние радиации, Канвективиый тепловой поток к поверхности равен: (с2«) С,'рр~ ( дл ) (3. 31) Поскольку с11.— — '7 Ссс(12 —: 1221Сс с-а с(Т + 1ссГСс* Поскольку где уравнепнс (3.31) можпа представить в виде ) 1,~ Ъ 1 зс, стт2«р %") зс',) е!2с 11спальзавав упроцгаюсцее допущение ),е=- — Р-==.
1, получим Х получаем 1 1:!спользуя уравнение 13. 11) и учитывая, что ! — ') = — - —. на|Иск ' ~' ргз хОЛим ?? — -?, рг, .1 13. 33; При стационарном процессе газификации (т?:=-сопз1, см. равд. 3. 3) г?,.-=-? ?,.с,,(Т,,— -Т,), Выразив ?гг, через модифицированный параметр адуве, последнее равенство можно представить в виде В:-- — ' и? с~ (Т; — Т,) 13. 35) Подставив в уравнение (3. 35) выражение для й, из (3. 29, а), поле |им ,3. 36) г,, (тх — ?',) Массовая скорость газификации, определяемая через параметр В, 1|анна' гн,=--:: Вд,и, 31.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
