Овсянников Б.В., Боровский Б.И. - Теория и расчет агрегатов питания жидкостных ракетных двигателей (1049253), страница 74
Текст из файла (страница 74)
3.1.1.5 См. п. 61 0,013 и Ширина колеса с дисками 67 Ширина спираль- ного сборника 0,019 и оз сгlсш 0,6 Отношение скоростей Скорость потока в горле отвода Площадь сечения горла (площадь входа в конический днффузор) Эквивалентный диаметр горла Площадь сеченая выхода из конического диффузора Диаметр выхода из насоса (из конического диффузора) Эквивалентный угол коннческого диффузора Длина конического диффузора 75,6 м(с 3,97.10 ч мз 70 сг (3.27) 71 0,0225 м 12 Гйем' (3.35) Задаемся саы„= = 25 м!с рных 73 0,039 м Пвых Задаемся, см. равд. 3.1.1.5 10' аз 0,094 м (3.35) (и,д 346 в) расчет подвода П р и и е ч а н и е.
Выбираем подвод кольцевым, так как насос неконсольный о. о о о Павмевоаавве велвчввы Обоавачевме Значение Прамечавве Формула з) расчет потерь, мощности и КПД насоса 0,5 Задаемся, см. равд. 3.!.1.3 1.п 0,256 (3.36) ьотв 79 (3.4 П 0,192 (3.56) 0,836 (Чг)1г.-о 81 (3.57) 0,842 82 0,922 См. равд. 3.1.1.6 То же 11отв 0,912 Чг.к (3.70) 0,51 Принимаем: 1 =. 0,01 м; )ь =-. =- 0,07; 6у =- =-015 10 ам Принимаем тол- щину диска коле- са над шнеком 2,5 мм 0,083 м 11 450 Дж)кг 86 (3.64) )туг 0,003 лр)с 87 (3.58) Принимаем !!у =- = 2(гу1 0,006 ма)с 89 (3.80) 0,833 Чр 90 1,88 10' (2.187) (2.
187) (2.186) 91 Стр.д 0,0022 92 )утр.д 94 кВт 12" 347 Коэффициент потерь в центробежном колесе (без учета влияния шнека) Коэффициент потерь в кониче. ском диффузоре Коэффициент потерь в отводе Гидравлический КПД насоса (без учета влияния шнека) Гидравлический КПЛ насоса с учетом влияния шнека Гидравлический КПД отвода Гидравлический ,КПД колеса Коэффициент расхода через уплотнения колеса Диаметр переднего уплотнения Удельная работа, затрачиваемая жидкостью при перетеканин через уплотнение Расход жидкости через передаее уплотнение Расход через зазоры в насосе Расходный КПД насоса Число Рейнольдса дисков колеса Коэффициент трения дисков Мощность дискового трения Продолжение табл.
5.1 Продоллсснне табл, бП о о о о о Наименование величины Значение Обозначение Формула 11римечание См. равд. 3.1.3.2 См. равд. 3.1.3.3 0,891 0,624 94 Чин м 0,97 95 0,606 (3.89) (3.90) Чи 1210 кВт Л'и а) с .745 Уход д шхе Хуььь=д'З и„-дд, Рис. 5.31. Проточная часть насоса окислителя: а — меридиональное сечение; б — сечение в ппоскости вращении; а — треугольники Ско- ростей. Скорости на рисунке даны в метрак в секунду 348 Ди «й КПД насоса Внутренний мощ- настной КПД на- соса Механический КПД насоса П й КПД насоса Мощность, потребляемая насо- сом с, с 743 .ч „е дьиад ", их шхххн ч иьр тч См.
равд. 3.1.3.4 (используем импеллерное уплотнение в насосе) д) сь-77дз ' ° ша=рьх дмход с =таз ' «х алеха с, „=Удд Р-.), Вход д хххеср )им-дд,д 9 =777 ) л,-д'д' дхач-74' ьч схеме подвод компонента к насосу нельзя выполнять осевым Выбираем кольцевой подвод. В связи с тем что потребный напор насоса меньше максимально допустимогог нз напор, создаваемый одной ступенью, см. формулу (5.97), насос люжно выполнить одноступенчатыль Из соображений простоты конструкции и уменьшения массы выбираем насос с односторонним входом со спиральным отводом Проточная часть и треугольники скоростей рассчитанного насоса окислителя даны на рис. 5.31 5.10.4. Расчет насоса горючего Тип насоса.
Когда ТНА не одноаальный или насос горючего имеет свой привод, угловая скорость валя насоса горючего определяется так же, как н угловая скорость вали насоса окислителя [см. равд, 5.10.3). При расчете одновальпого ТНА угловая скорость вала насоса горючего известна из расчета насоса окислителя.
Потребное значение кавитационного коэффициента быстроходности для насоса горючего Серн н„,п определяется по угловой скорости. Для насоса с односторонним входам эта величина определяется по формуле (3.146). Если окажется, что Ссра. пото не превышает 4000, то насос можно проектировать с односторонним входом. Ести Сор, но.,о превышает указанное значение, следует остановиться нз насосе с двусторонним входом. При двустороннем входе в формулу (3.146) подставляется расход, уменьшенный в два раза. Если же окажется, что Ссра,ного при двустороннем входе превышает 4000, то необходимо примснизь в системе питания ТКРД горючим бустерный насос, а основной насос горючего для упрощения конструкции можно сделать с односторонним входом.
В зависимости от того, какой из этих трех случаев рассматривается, будет меняться порядок расчета шнека. Шнек насоса с односторонним входом, Как и при насосе окислителя (см. равд. 5 10.3), в зависимое~и от расположения насоса горючего в ТНА меняется тип подвода (см. рис 5.27, 5.28). Диаметр нала шнека или определяется передающим моментом Агонгю, или выбирается нз конструктивных соображений. В первом случае по формулам (5 84), (5.85) оценивается диаметр втулки шпекз г(вт, а по формуле (5.83) — коэффициент Кл . По Кг, задаваясь несколькими значениями г(зт, находим по формуле (3.169) значения Кош, а затем по формулам (3.160), (3 164) и (3.166) для каждого гГзт определяем Сер, (подвод ис осевой, ьподз 0,5).
Значение Ссра равное Сор», нотр, определяет йскомые г)зт и Кош и, следо.вательно, 7)ш. Во втором случае можно принять г(зт =- 0,45 ... 0,25. Тогда, задавшись несколькилги Конг по формулам (3.160), (3.164) и (3.166) находим значения Ссра. При Ссра — — Ссп, „„тп определяем искомос значение Ко„г по которому находим 1)ш и г(ат. Дальнейший расчет шнека изложен в равд. 5.10.3. Шнек насоса с двусторонним входом. В зависимости от расположения в ТНА пасоса горю щго с двусторонним входом (см. рнс. 5.29, 5.30), как и при насосе окислителя, определяется мощность, передаваемая валом и~нека.
По этой мощности с помощью соотношений (5.83), ..., (5.85) определяется Ки з . Дальнейший расчет ведется так же, как в первом случае расчета шнека насоса горючего с односторонним входом. Шнек насоса горючего при применении бустерного насоса в системе питания. Для того чтобы умецыпить необходимый нзпор бустериого насоса и такилг образом сократить необходимую на его привод затрату энергии, следует проектировать основной шнекоцентробежный насос горючего с наилучшими антикавитационными качествами (см, равд 5.10.3).
В зависимости от гого передает шнек насоса горючего. значительную мощность Л'о„ или нет (см. соответственно рис. 5.27 н 5.28), определяют Каэ по формулам (5 83), ,(5.85) или выбирают г(зт в диапазоне 0,45 ... 0,25. По Ки или г(»т с помощью рис 3.59 определяют Сор,,„и соответствующее вт значение Кп . Загем по известной ю и по Ко определяют оа, г(вт, О,п. Дальше расчет шнека насоса горючего ведут так же, как и расчет шнека насоса окислителя.
Центробежное колесо, отвод, энергетические характеристики, осевые н рцкиальиые силы. Расчет центробежного колеса насоса горючего, отвода и расчет его энер- 349 гетических характеристик, осевых и радиальных сил проводятся так же, как и для насоса окислителя (см. равд. 5 10.3). Особенности расчета водородных насосов. Малая плотность водорода и заметная зависимость ее ат дзвления и температуры обусловливают особенности расчета водородных насосов.
При давлениях на выходе из насоса 25 .. 40 МПа потребные напоры насоса составляют большие величины — (450 ... 600) 10з Дж!кг. Позгалеву водородные насосы для )КРД, как правило, приходится делать центробежными, многоступенчатыми (осевые водородные насест ~ рассмотрены в равд. 3.2). Для упрощения конструкции центробежные ступени выполняют с односторонним входом. Для уменьшения числа ступеней угловая скорость вала водородного насоса должна быть возможно большей. Повышение угловой скорости лимитируется прочностью колеса. По условиям прочности окружная скорость на наружном диаметре колеса не должна превышать величины, лежащей в диапазоне 500 ... 600 лНс. При этом максимальный напор ступени Нс о ма» =- (15 ...
30)!04 Дж(кг. Для уменьшения давления в баке ракеты или для уменьшения потребного напора бустерного насоса (если в системе предусматривается его установка) первая ступень водородного насоса может быть выполнена со шнеком. Исходные данные для расчета водородного насоса те же, что и для расчета насосов, работающих на обычных компонентах топлива (см. Равд. 5.10.3); та же и цель расчета. Толька при расчете водородного насоса появляется необходимость в определении на его выходе температуры и плотности водорода для расчета последующих агрегатов )КРД.
Так как водород является жидкостью с заметной сжимаемостью, то его температурз и плотность на выходе из насоса могут значительно отличаться от их знзчений на входе, В связи с незначительным изменением давления и температуры во входной части насоса при расчете на кавитацию плотность и температура принимаются равными заданным на входе в насос. Расчет на кавитацию, как правило, ведется без учета влияния термодинамическнх свойств жидкого водорода на антикавитационные качества насоса.
Поэтому это влияние дает дополннтельное улучшение антнкави. тационных свойств. Особенность расчета водородного насоса состоит в учете сжимаемости водорода при определении напора, необходимого для обеспечения заданного давления на выходе. Напор водородного насоса (при сах яз саых) как насоса, работающего на сжимаемом рабочем теле (см. равд. 2.13), определяется по формуле рных рвых Н,л=Н= ~ пг(р= ~ бр(р. (5.98) рвх рвх где рср — (р „ + р ых)12 — средняя платность. Формулой (5.99) будем пользоваться при определении напора водородного насоса. 350 Если бы потери в насосе отсутствовали, то процесс в насосе был бы адиабатнческим (рассматриваем насос, теплоизолированный от окружающей среды). Лдиабатический процесс изображается в координатах р — а линией! — 2ал (см.
Рис. 2.75). При наличии потерь процесс сжатия политропический — линия 1 — 2 на рис. 2.75 (линия ! — 2 на рпс. 2 74 характеризует процесс повышения давления несжимаемой жидкости). Показатель политропы сжатия зависит от потерь в насосе. С уменьшением потерь политропа приближается к аднабате (с увеличением потерь удельный объем увеличивается). Таким образом, увеличение удельного объема водорода в связи с подводом теплоты потерь компенсируется уменьшением объел~а вследствие его сжимаемости.
Поэтому, даже при значительном увеличении давления, платность жидкого водорода может изменяться незначительно. Исходя из того, что удельный объем и плотносю меняются не сильно, для определения напора можно применить несколько измененную формулу (!.1!), предназначенную для определения напора несжимаемой жидкости: глГ = (Рвых Рвх)!Рср~ (5.99) лл лу Рис. 5.33. 1 — з-диаграмма процесса в двухступенчатом водородном насосе Рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
