Овсянников Б.В., Боровский Б.И. - Теория и расчет агрегатов питания жидкостных ракетных двигателей (1049253), страница 26
Текст из файла (страница 26)
Напоры, работы, мощности и КПД палаточных машин ЖРД Едевеца немере- ное ОбозвеченвЕ Неемевоеееве Формула 'уи !уеи /уд /у~ох н Вт Вт Вт Вт Вт // еа/Н г ть //' //т Чг.пол Чд Чаи Чмех Чп Ч м Чи Турбина Дж/кг йе ед Дж/кг йо пол политропная Дж/кг Дж/кг Дж/кг /.и ои /ен сщи1 — с„и, + сег/2 1а — !Оа 1 ! Дж/кг Вт до ад /уе нол /.е адде /-о вол "1 Вт Вт Вт Вт Вт Вт /уи днц Л'ч й/мех Мт (ои// о ад йои// епол Чг Чг. оол (.„//р ад / вн1/ и окружная внутренняя дисковых потерь механических потерь полная КПД: гидравлический (адиабатный) гидравлический политропный дисковый внутренний механический расходный внутренний мощностной полный мощностной Удельная работа: адиабатная окружная полная окружная внутренняя Дополнительная работа расширения прн подводе теплоты трения Мощность; располагаемая адиабатная располагаемая политропная окружная внутренняя дисиовых потерь механических потерь эффективная КПД: гидравлический (адиабатный) гидравлический политропный окружной (лопаточный) дисковый Продолжение щабл.
2./ Отде //ен~/' /.аде Оевде/Чи —" /Уи + /а+ /"мех От///ев //ах/Ове =, ')гЧд уа!,//ун й!ен/Дгвн = ЧвнЧО =, ЧгЧдЧр //ед///в = //едиы Д и =- ЧгЧдЧОЧмех 1 !О! 'г ед = ~ О НР + Сг/2 гад 1 ~ о бр Р с//2 ( пдр — ~ ядр год / и"! /.еияе /,д!й' /-е одне/Чт = Аю — Уд — /умея Продолисемие неабл. 2.1 Единица намере- нии Обозначение Формула Наимеиеааиае е-ин!йе ад ~~т',м ин та'1т Ладнее!!Уе ад = ЧинЧр = ЧиЧдЧр !УтугЧе ад = Члчдчрчмех внутренний механический расходный внутренний мощностной аффективный мощност- иой Чан Чм х т!р Чинм Чт Расходный КПД турбин всегда больше, чем КПД насосов, так как в насосах через уплотнения утекает жидкость той же плотности, а в турбинах всегда утекает газ, уже расширившийся в проточной части. Кроме того, при одинаковых зазорах их относительное влияние в насосе может быть больше, чем в турбине, ввиду меньших абсолютных размеров насоса.
При расчете турбины удобно задаться КПД турбины или частными КПД и рассчитывать эффективную мощность, исходя из заданной адиабатной работы и располагаемого расхода газов через турбину. Из формул (2.204) и (2.239) следует Л т — ! оадмеЧ и (2.243) При расчете турбин иногда вводят понятие внутреннего мощностного КПД Чан м ЧиЧрЧд = й~инйгаад. (2.244) В табл. 2.! сведены принятые обозначения, формулы и единицы измерения напоров, работ, мощностей и КПД.
3 РАСЧЕТ НАСОСОВ 3. !. ШНЕКОЦЕНТРОБЕЖНЫЕ НАСОСЫ 3.1.1. Рабочие органы. Гидравлические потери 3.!.!.!. Схема устройства В ЖРД обычно применяется насос, имеющий два рабочих колеса — осевое !шнек) и центробежное. Такой насос будем называть -грр-р р о- -ыорррр--..— улучшить антикавитациопные качества насоса. Вместе с тем определенным выбором параметров шнека можно улучшнить и энергетические качества насоса с большими отношениями диаметров центробежного колеса: Б = Ту,рРРв ~ 0,55. вр Бртртют р ъж' . рр.
ющих элементов !см. рис. 3.1): подвода а; шнека б; центробежного колеса в и отвода г. На рис. 3.! показано изменение параметров потока жидкости— скорости с, давления р и полного давления рв по длине проточной части насоса. Участок вх — 1 характеризует изменение параметров в подводе. Благодаря конфузорности во входном устройстве давление жидкости несколько падает, а скорость возрастает. Механическая энергия жидкости, характеризуемая полным давлением !рв, снижается из-за наличия гидравлических потерь. При течении жидкости без потерь полное давление во входной части останется постоянным !пунктирная линия на рис. 3.!).
В шнеке !участок 1 — 2) полное давление повышается в результате подвода внешней энергии. Обычно при этом растут и статическое давление, и кинетическая энергия. Основное повышение полного давления в результате передачи жидкости внешней энергии совершается в центробежном колесе (участок 2 — 3), давление и скорость при этом увеличиваются.
В отводе, состоящем из спирального сборника !участок 8 — 4) и конического диффузора (участок 4 — вых), происходит преобразование кинетической энергии в давление. Полное давление повышается только в осевом и центробежном колесах, в остальных элементах оно уменьшается из-за гидравлических потерь. Разность полных давлений на входе и на выходе для несжимаемой жидкости характеризует действительный напор насоса гу = (Ревы Рввх)/Р. !28 Рнс. 3.1.
Шнеконентройежный насос: А — скема;  — графвк нвменевня пвраметрон патока жидкости по длине проточной части Действительный напор определяется в опытах путем измерения давлений и скоростей перед входом в насос и на выходе из него в соответствии с формулой (1.10). Скоопостд айа1ушр„щ ИЗМаряется непосредственноо, а рассчитывается по измеренному объемному расходу и известной площади сечения трубопроводов на входе в насос и на выходе из него.
При расчете насоса напор Н задают. Задача расчета состоит в определении геометрических размеров элементов насоса, обеспечивающих напор Н прн заданных расходе жидкости через насос, давлении и температуре жидкости на входе. 3.1.1.2. Подводы насоса Подвод служит для обеспечения подачи жидкости к колесу насоса с заданной скоростью и осевым направлением. Подвод влияет в основном на кавитационные параметры насоса, его размеры нет.к ° "°,.ая р '.ю .,а'а...га а""а аг""""»" а ционных качеств насоса подвод должен; а) обесйечивать осесимметричцое течение жидкости на входе в шпек с возможно более вдннамерным распрееделением скоростей и давлений; б) обеспечивать скорость, рекомендованную для входа в шнек, обычно равную 5 ... 1Б м1с (иногда для уменьшения размеров насоса скорость выбирают большей); в) обеспечивать нужное цадрандашв скорости, чаще всего раацра; г) иметь минимум гидравлических сахара.
Исходя из этих требований, подвод. обычно. выполняют с крннфузойныйь (сужающимся) )1наахнам, где происходит повышение скорости на 15 ... 20 % (в ускоряющемся потоке получается более равномерное поле скоростей и меныпе возможность отрыва потока). о Овсянников В. В, н др.
129 а1 Е» Рнс. 3.2. Подводы насосов Увеличение неравномерности потока на выходе из подвода (вход в шнек) отрицательно сказывается на антикавитационных качествах насоса. Такое же влияние па антикавитационные качества оказывает увеличение потерь в подводе, приводящее к уменьшению давления на входе в шнек. Различают пять видов подводов: конический прямой (рис. 3.2, а) или — осевой подвод; коленообразный (рис.
3.2, б); кольцевой (рис. 3.2, в); полуспиральный (рис. 3.2, г) и спиральный. Лля обеспечения осесимметричного течения и равномерного распределения скоростей наиболее целесообразно иметь конический ямой осевой подвод, но он гпебует консольного расположения насоса. римененйетакого подвода целесообразно 'в том случае, когда конструктивно возможно осуществить переход трубопровода непосредственно в подвод насоса, без поворота.
Коленооб азный по во не обеспечивает равномерного распределения скоростей, конструктивно прост и часто применяется в ТНА для консольно расположенных насосов. Наибольшее распространение имеют кольцевой, спиральный и полуспиральный подводы. Эти три вида подводов имеют близкие характеристики по потерям и неравномерности потока.
Меньшие габаритные размеры и масса могут быть получены при использовании спирального подвода. По потерям и неравномерности потока к кольцевому, полуспиральному и спиральному подводам приближается коленообразный подвод. а " "* "лм " л л ыввввяю вы 1 ЮРА отношением пло а ей их вхо ных гв, и выход~~ых сечений (2): 1водв = — "'2" — — 0,8 ( р ' ), (3.1) где с, — скорость на выходе из подвода. Потери и неравномерность потока в коленообразном подводе могут быть уменьшены установкой в зоне поворота потока одной 130 или нескольких папвавляягопгих лопаток. Можно считать, что при ФВ"а ю Р т ''" ""Р" Р' а нав В коленообразном, а также в коническом подводах может располагаться подшипниковая опора насоса, загромождающая их сечение.
При атом увеличиваются потери. Увеличение потерь можно оценить по формуле для внезапного расширения: А~гюд, = (ст/г" „, — 1)', (3.2) где Р ы — минимальная площадь проходного сечения в области опоры. С помощью коэффициента потерь можно определить давление на входе в шнек: рм = р~ и- Рс~/2 = рва+ рсва)2 — ~подвс1~2 2 2 2 (З.З) На распределение скоростей в подводе на малых, а иногда и на номинальных расходах оказывают влияние закрученные обратные токи, выходящие из шнека !2]. При наличии кольцевого и полу- спирального подводов обратные токи гасятся и закрутка не передается во входкой трубопровод, а при осевом и коленообразном подводах закрутка передается во входной трубопровод и может повлиять на работу агрегатов автоматики (мембраны и т.
п.), расположенных в нем. Вид входного устройства определяется компоновкой ТНА. При проектировании насоса следует выбирать подводы, геометрически подобные тем, которые используются в насосах, с хорошими антикавитационными качествами. Один из возможных вариантов кольцевого подвода шнекоцентробежного насоса приведен на рис. 3.3, Рис, 3.3. Вариант кольцевого подвода: Г, 2 — разделительное в направляющее ребра 5» Диаметр подвода О определяется наружным диаметром шнека, а диаметр и' — диаметром втулки шнека с(„: Р = (1,02 ... 1,05) Р «1 = (1,05 ...
1,1) Н„. Диаметр входа подвода О„выбирается исходя из условия повышения скорости в подводе на 15 ... 20 %: Р„=- = (1,07 ... 1,1)»' Р' — пе. При большой конфузорности уменьшается коэффициент потерь в подводе, но это приводит к увеличению размеров подвода из-за возрастания Р„. Основные размеры подвода назначаются в долях от О„.
На участке от входа до сечения 1 — 1 скорость увеличивается на 2 ... 4 %. Для авноме ного по во а жидкости к шнеку и исключения заи направляющее 2 ребра Установка разделительного ребра способствует уменьшению потерь в подводе и повышению равномерности потока, направляющее ребро уменыпает закрутку потока на выходе подвода. К уменьшению потерь н повышению равномерности потока ведет округление образующих внешних и внутренних поверхностей канала (радиусы г, и г»)» Благоприятно на параметрах потока сказывается увеличение радиусов га, г,. Увеличение протяженности участка постоянного кольцевого сечения на выходе из подвода повышает равномерность потока в,выходном сечении.
Выстуйг очерченный радиусом, равным Р„„во входной части подвода, создает поджатие потока перед входом в кольцевую камеру, что способствует повышению равномерности потока и уменьшению потерь. Полного исключения закрутки потока на выходе из подвода .Ле* д»-.- „=.--.«.г ° ' '.-л-» иальных ебе . сдиральном подводе площадь сечений меняется пропорционально углу охвата ~р (см. рис. 3.2, в); (3.4) Форма поперечных сечений выбирается из условия обеспечения плавности внутренних поверхностей подвода, ЗЛЛ.З. Рабочие колеса Шнек.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
