Волков Е.Б., Мазинг Г.Ю., Шишкин Ю.Н. - Ракетные двигатели на комбинированном топливе (1048762), страница 15
Текст из файла (страница 15)
Разделив и умножив правую часть зтого равенства иа 3(е, полечим т,.: =- Во и, (31 Яч) 31„. 13. 37) Отнсяншпге 31731а представляет собой так называем) к? г(?1?нкипю вдрва. которая учитыпает заградительный те||вовой эффект, |, с, ум| ньшенне теплоподвода к |?овзерхносзз| прн адуве ||врез нее газов в потрепанный слой. Как показывает болыпннсзго псследазаний, отношение 31/3(з может в первом прибл|окснпп рассматриваться как фушсцня одного переменного — - паразн тра В н;ш Во. Полагая, чт~э и в данпык условиях остается справедливой знало| пи Репнол|ьзса, т. е., что отпошснп|.
чисел Стантина !|анно г?,,=- ™вЂ” с,. (Т,. — Т,). (3. 34~ к» Приравнивая правые части уравнений (3. 33) и (3,34) н приняв Рг,,==1, получим гмношсншо коэффициентов поверхностного трения с,)сге прп адуве газов и ири сто отсутствии, Г. Макса!СИ (см. работу [21)) получил слелшОщую теорстическуго зависимостгм !ЗВ 402 8! ( !и (! -2З)1!.в 50 г! 854 ) 0 ) ~ (гч-в)(г-е(0,2)Р .) !3.
38 Н55 рпс. 3. 5 привсдеп график этой функции. Из анализа графика следует, что в пиала:5оне 5<В<100, охватывающем все возможные случаи работы ! РО„зависимость (3. 38) можио с досгаточной степенью точности гыгпроксимиронать БС/6(а формулой г,а ГВВ 81,'5!з --1,2В "". ! 3. 39) ч~ "' хт/зт =5,20та" 04 Полставив в уравиеипе (3.37) выражении (2 1), (2. 8) (3. 39), ц! после элементарных пре- ОО 0066 ! образовашьп пола~ая и Рг=), получим П04 0,02 т,з=0.02766 — ' 8 ' ' 00! 2 4 б Вга 20 4060 500 200 4006 !3. 40) рве, 3.
5. Бшгянне похвале массе в погрз- Гвзиасгп!"ИЧИО ВЫВОДЯтея 5555'5555ЗВ ГЛЕВ ИЗ ВЕГИ5ЧРНТ 6!~6!в. ЗЗВИСИМОСТП;гЛЯ Слуиава — — — — ззввва рзевзз вз трзвззвззз 54 385; течения в канале с чроссельиыми шайбами и течсиия двухфазного потока. Прп этом в уравнение (3.37) вместо (2.1) полставляются шюгветствукгшис у!!взвив!!5! С.гучаям г)5~51»- мулы (2.15) и (2,34). Резуль5аты расчетов по формулам (3.40) и (3.36) цля системы «полиметилмстакрилат--кпслородв и эксперимептальиь5е паииыс пля этоп систс41ы, азятыс из работы (21), при!!с!!рвы иа рпс. 3.
6. При расчетах было принято; г(4=-1! 7,-.=-2600 К; 7,=-6ООК; г! =-1590 к'Ти9(кг К): ер —— =-1,68 кЛгк)(кг К); 7)„из=-0521! И=-54 1О ' кг)(м ° ); 1=-2.54см. О случае прпмспснии уравнения (3.40) к гибри;гным системам..гля которых теилообмеи излучепием играет второстепсииую роль. коэффпцпеиг г( можно рассчитывать по приближсниоп фо15мулс: ь- =.1 'Л5575,'Овз)= 1-1- о,,чгввг. Такои подход оиравлаи для большииства п5бридиых композиций с псметаллизироваш5ыми горючимп. Так, например, по даНПЫМ 17абетгя 121] П)П! Го)рвнпн СнетЕМЫ кнзсгКСП!'Лае — КНСЛО1над» лучистый тепловой пото!<, заа!«ргппып с помон!шо ни!!оп!'тра, с«7сгавляст примерно от 5 до 10!)о конвектнвпого потока.
В случаях, когда лучистый тепловой поток играет сушествепную роль в теп:шобмспе с поверхностью заряда, в формулу для должно подставляться действгпельное значение конвектпв!'! ного теплового потока к попе рхпости, м епяю щееся в з аз пспм ости от и а Р аме тРа ВЛУва, котоРый, в свою очеРедь, сва за и с ггт. а,го7с аэ, . э, ' 7!1' Рис. 3.6. Записано«гк скорости гаэификмши иодикетиаиетакридата от удедького расхода окисшггетк 1с'7- стена эпохи иетик кетака !.
дат — кис.торос!»1: — ксп р. :жст; ~! =2«а! 7»гГ =7О: Л-эксперккект; т, р«ткеескке пкэ)пие по урпеее. кео ЕК Ю!: — — — — греэппэе еортэеэаепк же»кете пеээ, н7»- еэлэкэй7 пкэ п.тр кэкетэ К; -а,5! ск! «, гйгс .с1 0«70К- 0,0И7 00070 0'7пн 7107!07! 0.07 И» 0дс 7 !,э 20 Возникает последовательность зависимостей, для которой получить решение в явном виде затруднителы.о. Для получения решення можно Воспользоваться следуюпге1! схемой: 1) задаваггсь п)аопзВОльными зпачепиямп ггт пО фО17згуле (3.
36) рассчитать соответствующие им значения параметра Вдува,' 2) рассчитать отношение скорости газификации прп да!вон значении ггт к скоРостп газификации пРН Чч= 1. Как следУст пз формулы (3. 40), 74 3) опреде,Нить относнтелы7ое уменьшение конвектнвного теплового потока к поверхности заряда, обусловленное вдувом продуктов газификации, Чк 4) найти отношение тепловых потоков Д» — =-го — 1) Д»; 'Й» 5) представить полученные результаты в функции отношения д,,)д„с:, где у,, — конвективный тепловой поток, определяемый для заданных газодинамических условий по зависимости для течения в трубах с непроницаемыми стенками. Результаты расчетов, проведенных для системы чплексиглас †- кис,ирод» по указанной схеме, приведены па рис.
3.7. Термодинамические характеристики этой системы были заимствованы из работы [211. йк дз5 дгз д75 О дг аа дб ОВ 70 Чр (ук, рнс. 3. Т. Используя подобный график, по заданным дг и у,, (нлн по их рассчитанным значениям для задшшых параметров течения газа) можно найти величину й, а определив скорость газификации по формуле (3.40) при ~рч=-:1, можно затем пересчитать ес для заданного отношения дефа. Полученный график позволяет проследить вшшнне лучистого теплообмепа па скорость газификащш твердого компонента, При фпкснронашюм значении д,, усиление тсплообмепа излучением, сопровождаемое ростом скорости газификации, приводит и ослаблеюпо копнектпвного теплового потока, достигаюгпего поверхности заряда.
Поэтому рост скорости газификации с увеличением лучистого теплового потока замедляется. Одновременно резко меняется относительная роль гг... и гги. Так, при ~;а-— гйи, как следует из графика, скор~ать газификации па 63"» выше ес значения, полученного прп г)г,=б, хогн величина исходного теплов шо потока д,,о=-г)нч-с),,» удвконлась. 3. 3.
ПРОЦЕССЫ, ПРОТЕКАИ1ЦАИЕ В ПОВЕРХНОСТНОМ С~ЛОЕ ТВЕРДОГО КОМПОНЕНТА ПРИ ГОРЕНИИ (3. 41) 3. 3, 1. Случай газификации материала без перехода через жидкое состояние (рис, 3. 8) Постоящпые пнзегрироваиия )равнения (3. 41) определяются из условий: и рп х —. оо; 7' = Т: при Х=-О, Т='Т, Уравнение температурного поля приобретает следук1щий вид: ае Т= = 7'и г-(Т,- Т„) с 13, 42 Рысстояшзс оз поверхности газификации до слоя с температурои Т определяется завпсимостьк> х — — 1и т — тп Если в качестве условной границы прогрева принять нзотерму. отвечающую условию "т ... 0()б ) то определяемая из этого условия глубина прогрева составит ао Температурный градпщп у поверхности газификации Рпс 3 3.
Тенпераирпма профппь о аарпле еперзого помпопеота прп сташюнар. поч пропь ьс газо((п!к81ьпп т-') =.: — (Те--Тп) — '. (3.43:, (. )--' от При стационарном процессе горения в ГРД поверхность га- зификации твердого компонента перемсщаетсн вглубь материала с постоянной линейной скоростью и. При этом температура ин поверхности газификации сохраняется постоянной, равной Т,, Распределение температуры в блоке твердого компонента ПЕРьд фРОИТОМ ГаэнфИКаЦИИ ИРИ И=СОПЗ1 ЫОЖНО ПОЛ)ЧИТЬ ИЗ обычного уравнения теилопроводиости, которое для подвижной сисземы координат, перемещающейся вглубь материала со ско- ростью и, преобразуется и следующему виду: пет Гт и — — =: --и —, нка кх Ве;1нчпна ГепловОГО потока, Оп!Одиз1ОГО От пове))киостп вглубь твердого компопента, будет равна: .
п2?' т 2?! - — К( — ) .;::.О2„,22;?',.— Т,н ,д.т, з Разность тепловык потоков Гподведсиного к поверкпосы! газификации из газовой фазы и отведенного вглубь твердого материала) составит 22,...— 2),, = Ри СТ,, б)„.=. ~ ос, !Т--Т„)ьтх= Н )Т,— Т„) ;3. 44 22 Введем следующее обозначение: Т,=-Т, -- — . 2 '5 К с, Величипа Т,.' представляет собой условную температуру, козорая установилась бы ня иоверкиостп материала в результате ПОГл01цсния тепла при Газнфика!и!н, ПО при Отс)тстВии подвода ~сила извив. )бз ) равнеши тепловоп1 баланса для поверкности газифика- Ш1И СЛЕДУ!.Т: -:=С,.222 ГТ,—.? !). ;3.
45) 3. 3. 2. Случай газификации материала с образованием жидкого слоя !рис. 3.9) В этом случае скорости псрсмещеппя фронта плавления и фро!па газификации, изменяясь во времени в начале процесса, очень оь!стро уравинвант!Ся. После этого толщина 2ьидКОГО слОя, заклю~!СНИОГО между этими фронтаын, сохраняе1ся ПОСТОЯНП01! ВО ВРСЫЕИН. Распределение температуры в твердом материале перед фронтом плавлеиия определяется системой уравпепий: 22Т,!Т и — -=- --и — -; ! Ат2 ги ИТ ! .
~Ы2Т 23. 46 77 где 2), — количество тепла, поглощаемого прп газификащш, па ) кг материала. )Соличество теп,та, аккумулированное в прогрессом слое, в расчете па единицу площади иове)1кпости газификации. с учетом уравнения (3.42), будет равно: Первое сли.аемос в правой части уравнения (Я. 46) прсдстанляст собой сопливой поток, отводимый от фронта плавления вглубь материала. При стацснигарпом процессе он равен: с~г — и, — =:=О,пес(Тзз- Т„). Обозначим с, Тогда уравнение (3,46) примет следующий впд: — ), . ~ — ~ =- огссс, (Тпз — Т„,).
~лт х ок (3. 47) Распределение температуры в жидком слое при постоянстве тсплофизических характеристик по толщине этого слоя определяется уравнением теплопроводиости: азт ПТ яс х,,спе„ И1пегрируя его дважды, получаем Т-= — — С, -з" +ам и принимает следующий вид: (Т ..Т )еи. () с — зс, (3 431 зжпж Полагая х=7, Т= Тп,„ решим уравнение (3.48) относительно толщины жидкого слоя: ('3, 49; сзог ~ зз Тзз Чрезмерное увеличение толщины жидкого слоя при малой скорости газификации может неблагоприятно повлиять па процесс горения топлива, На поверхпосзи пленки при некоторых условиях возникает рябь, с гребешков которой в газовый поток Рис. 3.
9, Тоыпсрззч рпьж профиль з ззрялс твордого яоипопсигз при обрззо ззипя жидкого слоя (з =-=— После подстановки постоянных интегрирования уравнении температурного поля жидкого слоя спьп1аю!С51 ьаплп («капслы!ый уиос»). Ппи этОм !щссмотрспш!я выше модель горсиия в пограничном слое стаповится пс примецимой, п скоросзь горения уже пе может рассчитыватьс51 Гю зависимостям (3.36)---(3.40). Для рабочего процесса двигателя в целом «капельпый упос» твердого компонента является исже,1атсльиым, пос1сол15к) круп51ыс капли 11В успввают сгорать в зоиа пламени и полноза сгорашш падает.
Кроме того, такоп процесс характеризуется меиьшей стаб5иль55осзькз расхода твсрдого компонента, ВОзмОжнОсть такоГО яилш1ия дол1киа ) читыВать1я при Выборе материала, используехгого в качестве твердого компопеита. 11апример, жидкий с.юй получает зпачитвльиов разшп ис при пспользовапии полиэтилена (см, работу (20)), который по этой причине для оргапизацнп процесса гореш1я в двигатслс менее желателен.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
