Овсянников Б.В., Боровский Б.И. - Теория и расчет агрегатов питания жидкостных ракетных двигателей (1049253), страница 73
Текст из файла (страница 73)
Из формулы (5.91) следует зависимость Ьз и ()зд. ОгЬгз1пргд ц ! Озргура з|п 8ад (5.92) Другая зависимость между Ьз и ()ад может быть найдена из выражения для Расходного паРаметРа цр. Ь, = УДпиаРздр !Д Йд). (5.93) 340 На основании конструктивных соображений может оказаться нецелесообразным применять выставпой шнек. Тогда надо предусмотреть установку бустерного насоса. При выставном шнеке коэффициент диаметра входа в колесо )хпз определим из выражения (3.86), принимая Ог!Оз = 0,60 ... 0,65. Если вход в колесо окажется сильно зауженным, следует принять несколько большее значение Ог!Оз.
По цп найдем диаметр входа в колесо Оз. Задавшись отношением площадей выхода из шнека и входа в колесо )(, см. формулу (3.175), в диапазоне 0,60 ... 0,8, определим ширину колеса иа входе Приравнивая правые части уравнений (5.92) и (5,93), получим формулу для определения угла ()ал пизВдЬгйр з1п !)гл и (5.94) )гЕгтЕа Полученное по формуле (5.94) значение ()эл округляется до целых градусов. Ширина Ьэ определяется по формуле (5.92), Если ()ап из соображений прочности принят равным 90", то прн определении Ь, следует принимать отношение Ег(рэ = = 0,6, .
0,9. ь!исло лопаток колеса определяется по формуле (3.14). Обычно а = = 6 ... 12. Если при вычерчивании межлопаточного канала холеса выяснится, что вход сильно загроможден, то следует уменьшить число лопатох, введя дополнительные хороткие лопатки, начинающиеся на диаметре Вгд ) Р,. После проведения указанных расчетов окончательно уточняется наружный диаметр колеса. По найденному во втором приближении значению В, находится отношение Р,'Р, и определяется гидравлическвй КПЛ насоса г)г.
В конце расчета насоса гидравлический КПД можно уточнить по соотношениям равд. 3.1.1.3 и 3.!.1.5. Затем вычисляется теоретический нзпор насоса 71т = В!г)г. Так как ВгЗа, г и 5ал известны, по графикам, приведенным на рис. 3.8 и 3.9, определяем коэффициент, учитывающий конечное числа лопаток Ьэ По А» находим теоретический напор при бесконечном числе лопаток )Ут = )УтА (5.95) Основываясь на формуле (3.9), можно найти окружную скорость на наружнолг диаметре колеса (5.96) и диаметр колеса по формуле (5.90). Из соображений прочности и, не должна превышать 450 м!с.
Обычно в насосах гКР7! (кроме водородных) окружная скорость заметно меньше предельного значения. Если по расчету получилась и, ) 550 м,'с, то насос следует выполнять многоступенчатых. Число ступеней определяется из условия, что окружная скорость ступени иеотгп не превышает указанного предела.
Максимально допустимый напор ступени можно найти на основании уравнений (3.8), (3.9). При дп = 0 и Вг!Ва (0,6 он составляет Нступ мах (15 .. 30) !О Дж)кг. (5.97) Полученное значение Р, следует сравнить с исходным значениелг. Если разница превышает 5 9а, то сле ет сделать еще одно приближение. По окончательно полученному значению Р, надо уточнить ширину Ь,. Отвод. Спиральные отводы выполняем при умеренных давлениях на выходе насоса. В результате расчета спирального отвода определяется ширина спирального сборника, площадь входа в конический диффузор, радиусы спирали (см. равд. 3.1.! 5).
По допустимой снорости на выходе из насоса определяют плогцадь и диаметр выхода нз конического диффузора. Отвод с кольцевым лопаточным двффузором для увеличения прочности и жесткости выбирают при больших давлениях выхода из насоса. При расчете определяют ширину лопаточного диффузора, его наружный диаметр, углы лопаток на входе и на выходе, Затем профилируют лопатки отвода. Спиральный сборник отвода с кольцевым палаточным диффузором и двухвитковый спиральный отвод применяют для обеспечения разгрузки колеса от радиальной силы и рассчитывают по соотношениям равд.
3.!.!.5. Энергетические характеристики насоса, осевые и радиальные силы. Универсальные энеРгетические хаРактеРистики насоса Н/ыэ, Мийшз, г)и = 1 (Р~ш) Рассчиты. вают с помощью формул (3.102), (3.!07) н (3.109) по напору, КПД, расходу, угловой скорости, соответствующим расчетному режиму. Расчет осевых и радиальных сил подробно рассмотрен в равд. 5.5. Порядок и пример расчета насоса окислителя, рабочим телом которого является четырехокнсь азота, приведен в табл. 5.!.
Насос предназначен для ТНЛ с предкамерной турбнной, работающей на окислительном газе. Поэтому его следует располагать по схеме, показанной на рис. 5.28, ближе к турбине. При такой 341 л. е е и Наимеиовамие величины Обозчачеиае Формула Значение Нримечамие Исходные данные 42 кг/с Массовый расход компонента через насос Полное давление на выходе насоса Минимальное полное давление на входе в насос Максимальная температура ком- понента на входе Плотность ком- понента Давление паров при температуре 333 К Коэффициент ки- нематической вязкости компо- нента 25 МПа Ре вых Рь ах т!л 0,5 МПа '333 К 7 вхливх 1400 кгlмз 0,22 МПа Ра 5 10 ч и'/с Рассчитываемые и выбираемые величины: а) определение выходных параметров насоса 0,03 мИс 17500 Дж/кг Объемный рас- ход компонента Потребный на- пор (1.6) (1.9) б) определен А/грче ие угловой скорости 20 Дж/кг Кавитационный резерв Допустимый срыаной кавитационный .запас насоса Мощность насоса горючего 10 Задаемся А"срв 173 Дж/кг (3.154) 12 Определяется при расчете ТНА (см, равд.
5.10.2.2) Принимаем двтгбе = — 1 2 т = 10.10т Н/мз Определяется по рис. 3.59 1000 кВт 13 Коэффициент диаметра втулки (5.86) 3,10 /(Ввт Максимальное значение кавитационного коэффициента быстроходности насоса асов. Фач 3200 Т а б л и ц а 5.1. Пример расчета насоса окислителя ЖРД Продолжение табл. 5.1 д о и о о Нввмввоввввв ввлвчввм Обовввчвввв Формула Зивчвввв Примечание 15 Оптимальный коэффициент диаметра шнека Оптииальный коэффициент эквивалентного диаметра шнека Относительный диаметр втулки шнека Угловая скорость Коэффициент быстроходности на- соса )(р 7,7 То же 16 Кр, 7,0 !7 '!вт 0,40 2950 рад1'с 65,3 18 !9 (5.82) (2,! 6!) О ав о) расчет шнека и входа е центробежное колесо Наружный диаметр шнека Диаметр втулки Эквивалентный диаметр шнека Средний диаметр шнека Окружная скорость шнека на среднем диаметре Осевая составляющая скорость на входе в шнек Отношение схо.
р остей Диаметр входа в колесо Средний диаметр входа в колесо Отношение диаметров центробежного колеса (в первом приближении) 20 Рш (ЗЗ 66) 0,078 и 0,0312 м 0,0718 м 0,0547 м 80,7 и двт Рв (3.! 62) (3 !63) 23 (2.! 45) Рер (3.161) нор 25 7,43 м)с (3.! 62) с„ С11'"СР 26 0,0918 0,078 и 0,06 м 27 Рв Рв= Р1 Задаемся Рш Задаемся = 1,!Рор Задаемся = 0,15; = 0,66 28 Р )Р 29 (3.86) 0,5! ар = мгЧГ 30 Ширина колеса на входе (5.87) ь, Задаемся )( = = 0,75 0,028 м 343 П р и м е н а н и е. Выбираем шнек вставным (Р,„= Рв), так ках Рг!Рв ( ( 0,6; Ко ( 7,2 Продолжение л1абл. вг.! 1!г.о1 = 0,45; ~~ш =. 0,10 ср 61цг1В1 = 0,15 0,37 (3.177) Относительная окружная составляющая абсолютной скорости потока на выходе шнека 31 саи ср 0,0250 м (3.178) (3.18!) Эквивалентный шаг шнека Угол потока на входе в шнек Угол лопаток шнека иа входе пра в,=-аз=за Угол атаки на входе в шнек 32 5' 15' РгсР 33 3' 13' (3.! 82) ргл.
ср 34 3' 03' (3.!80) 11р 35 Задаемся, см. равд. 3.3.6.4 То же Принимаем 6, =- = 120', 0 =- 160' Число лопаток шнека !'устота шнека Осевая длина шнеха Длина лопатки шнека 36 2 0,0376 м 0,172 м 37 38 тор !1Ш (3.! 9!) (3,186) бл, ср 39 г) поверочный кавитациониый расчет Задаемся "гор(!с — 1,5: 61ср)0ср = 0,02 0,03 (3.134) Поправка аа )чсрз 0,0406 (3.!33) Коэффициент ка- витацин шнека Коэффициент по- терь в подводе Срывиой кавнта- ционный запас насоса Кавнтационный коэффициент бы- строходности на- соса 4! Задаемся Ра„х/Рг == 1,15 0,61 (3.!) Ьпоцв йй 177,5 Дж1'кг (3.14!) 43 Отличие Сер, от Ссра шах (п !4) не превышает 5% (3.146) 3! 40 Ссра 44 д) определение размеров центробежного колеса 5' 18' (3.6) Угол потока на входе в колесо Угол лопаток на входе в колесо Принимаем =8 42' (5.88) Р1Л.
Ц 46 344 П р и м е ч а н не. !( 10', поэтому принимаем шнек с постоянным шагом Продолжение табл. б.! о о а и Значение Примечание (3.10) 0,562 47 (5.89) 176 и/с (5.90) 0,119 и (5.94) 50 2!' !)зл Принимаем Ез/Гз = — 1,2 51 Ьз (5.92) 0,008 и Р /Р 52 0,510 53 (3.14) 0,82 т)г 55 (3.8) н 56 0,88 57 Ит (5,95) 58 169 м/с (5.96) (5.90) О,!14 м Рт/!.зз 0,525 61 126 м/с (2.98) саи 12 345 Овсянников Б ° Б. и др. Паамсвовавие величины Коэффициент напора Окружная скорость колеса на наружном диаметре Наружный диаметр колеса Угол лопаток иа выходе колеса Ширина колеса на выходе Отношение диаметров колеса (второе приближен не) Число лопаток колеса Гидравлический КПД насоса Теоретический напор Коэффициент, учитывающей конечное число лопаток Теоретический напор при бесконечном числе лопаток Окружная скорость колеса на наружном диаметре Наружный диаметр колеса Отношение диаметров колеса Окружная со.
ставляющая абсол!отпой скорости потока на выходе колеса Обозначение Формула 21 300 Дж/кг 24 300 Дж/кг ЗадаемсЯ дат)г =- = 0,66; рр — — О,!5 См. пп. 28, 49 См. равд. 3.1.1.6; Ог — — 0,82 ... 0,85 при Р,/Р, ( 0,7 Определяется по рис. 3.8 и 3.9 Отличие данного Р, от определенного в п. 49 не превышает 5 о!а См.
пп, 28, 59 Продолжение табл. Б.1 Наименование зелнчлмы Змлчемме Примечание Обозначение Формула 0,0040 мз См. п. 25 рт '=- = )у/сз, Площадь сечения выхода из под- вода Площадь сечения входа в подвод Диаметр входа Скорость на вхо- де Геометрические соотношения под- вода 62 0,0046 мз 0,077 и 6,52 м(с См. и,. 42 рзх 63 Плх Слх 64 65 См. рис. 3.3 66 ж) росчеги отвода П р и и е ч а н и е. Выбираем одновитковый-спиральный отвод Принимаем ширину каждого из дисков на выходе 2,5 мм Принимаем на периферии зазоры между дисками и стенкой по 3 мм Задаемся, см. равд.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
