Синярев Г.Б., Добровольский М.В. Жидкостные ракетные двигатели. Теория и проектирование, 1957 г. (1240838), страница 102
Текст из файла (страница 102)
Таким образом, аР . =Хар М '. Все дальнейшие выкладки приведены для расчета одного участка системы, в котором все параметры осреднены. Потери на трение подсчитываются по формуле е. ял аРоха.ар~=У ~ Т 2 (1Х. 172) где ьр.„,~; — потери на трение в данном участке в кг(смх; 1,— длина участка охлаждающего тракта в см; г(,— эививалентный диаметр охлаждающего тракта на данном участке в см (определенне д, для различных форм тракта приведено ниже); Т вЂ” удельный вес охладителя в кг!смз; гв — скорость движения охладителя в см/сек; у=981 — ускорение силы земного притяжения в см/секх; г †безразмерн коэффициент потерь на трение.
Как видно, задача сводится к определению Ы, и коэффициента 1 в формуле (1Х. 172). Эквивалентный диаметр определяется, как отношение учетверенной площади живого сечения к периметру сечения 4Р П (1Х.173) 64 Ш ке (1Х. 174) Для турбулентных потоков при 2320 <Ке< 104 0,3164 О 75 ке ' а при Ке)105 7= (0,0032+0,221Ке одм) м Для круглых каналов в =1. (1Х.
175) (1Х. 176) 534 Коэффициент трения 1 зависит от характера потока и формы канала. Характер потока определяется числом Рейнольдса Ке, а форма канала — коэффициентом формы ш. Для ламинарных потоков, т. е, при Ке <2320, ь Для прямоугольных каналов с отношением сторон — величина а м имеет следующие значения. 1,О 0,5 0,7 О,! 0,4 0,2 о,з 1,50 1,32 1,10 0,97 0,91 О,9О 1,25 1,ОЗ Для кольцевого канала а =1,8. Число Гсе подсчитывается по формуле Ке —, =Ф~ ч (!Х. 177) РК (1Х.
180) то, подставив выражения (1Х. 173), (1Х. 179) и (1Х. 180) в формулу (1Х. ! 77), получим це ~ т (!Х. 181) пгтяз йяз ' где Π— расход охлаждающей жидкости в кгусек; П вЂ” периметр в м. Величины д.~ в кгмусек приведены на фиг. 1!б — 119. Для различных типов охлаждающих трактов формулы для определения Ке и с1, можно привести к следующему виду. 1. Г л а д к и й щ е л е.в о й к а н а л (см. фиг.
103,а). Считая ввиду малости зазора 3... Ар=~!о.л, Ф (1Х. 182) получим 40 40 Ке=,— = Пна 2глохл КР (1Х. 183) Эквивалентный диаметр определяется по формуле ( 4Р 4~4~хл вохе П 2кло~л (1Х. 184) 535 где э — кинематический коэффициент вязкости в м'/сек. Для более удобного определения числа Ке преобразуем выражение (1Х. 177). Так как 0= теР'7, (1Х. 178) т. е. тс —— (1Х.179) Р'т ' 2. Щел евой канал с продольны ми ребрами жее т к о с т и (см. фиг. 103,5).
В этом случае охлаждающий тракт представляет собой систему из нескольких параллельно включенных одинаковых каналов. Сопротивление всего охлаждающего тракта равно сопротивлению одного из этих каналов (любого), подсчитанного по формуле (1Х. 172). Величины Ке и д, вычисляются по следующим выражениям: 40! 40! Ке= П!аи 2(а+ Л) а!в 6 где О,= — — расход через один канал; П! — — 2(а+А) — периметр одного из каналов. 4Р~ 4аа 2аа П! 2(а+а) а+И (1Х. 185) (1Х. 186) Е! Евввт Э в!и па (!Х,!89) где Е! †дли данного участка; 7.в — сРедннй Угол наклона винтовой линии на данном Участке. Местные потери зр. „подсчитываются особо для каждого частного случая местных потерь по справочникам гидравлики. Обычно бзб где Рв=а Й вЂ” площадь сечения одного из каналов. 3.
Охлаждающий тракт в виде винтового1 щел е в о г о к а н а л а (см. фиг. 104). В случае винтовых каналов охлаждающий тракт также составляется из ряда параллельно включенных одинаковых каналов, число которых равно числу заходов винтовой нарезки. Сопротивление всего тракта также равно сопротивлению одного из каналов н подсчитывается по формуле (1Х. 172). Величины Ке и а, определяются по тем же выражениям, что и в случае щелевого канала с продольными ребрами жесткости, т.
е. по формулам (1Х. 185) и (1Х. 186). Коэффициент трения для винтового канала определяется по формуле )ф =Ф. (1Х. 187) Коэффициент трения ) подсчитывается по обычным формулам (1Х. 174), (1Х. 175), (1Х. 176), а коэффициент 6 определяется по выражению р=1+3,5 (1Х. 188) !~винт где !!а,в диаметр винтовой линии в данной рассчитываемой секции (см. фиг.
104). Длина винтового канала в данном участке Еа определяется по выражению ар. „значительно меньше, чем Ьр, э„но для некоторых конструкций охлаждающего тракта величина Ьр,„может достигать значительных величин и превышать Лр ч,.
Зная ьр е и Ьр ~„, можно определить полное сопротивление камеры Ьр, по формуле (1Х. 171). Определение гидравлических потерь в трубопроводах н арматуре В трубопроводах потери напора такие же, как и в охлаждающем тракте: они складываются из потерь на трение о стенки трубопровода и местных потерь, т. е. (1Х. 190) ар~,й= ар„'+ар.. Потери напора на трение в трубопроводах определяются так же, как и для охлаждающего тракта, по формуле (1Х. 172).
Е в' ар, =,1 — 7 —, ~Р где коэффициент трения ) для различных случаев течения жидкости по трубам определяется соответственно по формулам (1Х. 174), (1Х. 175), (1Х. 176) . Потери напора от местных сопротивлений ьр„определяют по формуле, аналогичной (1Х.172) вв аРм = ~Т 2е (!Х.191) где ге †скорос за местом потерь в си/сек; Г, †коэффицие местного сопротивления.
Для различных случаев коэффициент Г. подсчитывается следующим образом. Для потери на удар при внезапном расширении (1Х.!92) 0,01 0,1 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 0,5 0,5 0,42 0,34 0,25 0,15 0,0 где Р~ и Рэ †сечен трубопровода до расширения и за расширением. При внезапном сужении значение Г. берется в зависимости от отношения —, где Рг — сечение до сужения, т. е. большее сечение, Рэ Р~ ' Р,— сечение после сужения. Потери при наличии диафрагм определяют в зависимости от г'о отношения —, где Рр — площадь диафрагмы, а Р— площадь сече- Р ния трубопровода.
0,8 0,9 0,5 0,6 0,7 0,4 0,3 0,2 0.1 0,29 0,06 1,8 ) 0,8 3,75 7,8 17,5 226 фнг. 215. К определению потерь в трубопроводах. При плавных поворотах трубопровода (фиг. 215,а) коэффициент г ~ определяют в зависимости от отношения —, где г — радиус пово- И рота, Н вЂ диаме трубопровода. При повороте на 90' ~ принимает следующие значения (для Ке=0,5 10').
40 50 30 20 15 О,О33 0,080 0,043 0,046 0,О6О 0,20 0,102 При увеличении Ке до 1Оа величина Г. уменьшается на 12,3'/е, при уменьшении Ке до 104 увеличивается на 46,7и/е. При повороте трубы на 180' величина Г, увеличивается на 40%, при повороте на 135' на 21,5"/о, при повороте на 45' уменьшается на 37,7е/а.
Для колен (см. фиг. 215,6) значения коэффициента потерь определяются по формуле ь=0,946 81п' — +2,05 81п' —, (1Х.193) 2 2 ' где а — угол поворота потока. Зная арт, и зрю по формуле (1Х. 190) определяем полную величину потерь в трубопроводах приап.
Потери в клапанах ьр„, определяют путем опытных проливок данной конструкции клапана. 538 Ориентировочно величина Бр для клапанов с коническим седлом может определяться по формуле (!Х. 191), причем ~=2,6+0,14! — ""1! +0,8 —, й/ Ь (!Х.194) ВОПРОСБ! ДЛЯ ЛОВТОРЕИИЯ 1.
Назовите основные элементы систем подачи ЖРД. 2. Нарисуйте схему баллонной подачи. 3. Нарисуйте схему насосной подачи. 4. Какую форму могут иметь баки ЖРД? Как они располагаются? 5. Как определяется необходимый объем баков? 6. Как подсчитать объем газовой подушки в баках? 7.
Из какого условия находится необходимый запас газа при баллонной подаче? 8. Как меняется температура газа в баллоне и в баках в процессе вытеснения топлива? 9. Из каких условий выбирается начальное давление в баллоне? !О. Как устроен пороховой аккумулятор давления? !1. Как рассчитывается поперечное сечение шашки ПАД? !2. Для чего необходим пусковой ПАД? 13. Как рассчитывается длина шашки ПАД? 14. Как устроен редуктор давления газа? Какие типы редукторов вы знаете? 15. В чем отличие редуктора прямого действия от редуктора обратного действия. 16. Что называется характеристикой редуктора? 17. Каким требованиям должен удовлетворять редуктор ЖРД? !8.
Какие размеры редуктора подлежат расчету? 19. Как рассчитать размеры нлапана редуктора? 20. Назовите основные детали центробежного насоса. 2!. Какие величины характеризуют работу центробежного насоса? 22. Нарисуйте план скоростей на входе в колесо и объясните его. 23. Нарисуйте план скоростей на выходе нз колеса н объясните его. 24. От чего зависит теоретический напор, развиваемый ценпробежвым насосом? 25. Как влияет конечное число лопаток колеса на напор, развиваемый насосом? 26.
Какие виды гидравлических потерь имеют место в колесе насоса? 27. Из каких коэффициентов складывается к.п.д. насоса? 28. Как подсчитать мощность, затрачиваемую на привод насоса? 29. Как устроен шестеренчатый насос? 30. Что такое кавитация и чем она опасна для насосов ЖРД? 31. Почему надо ограничивать число оборотов насоса? 32. Какой насос является более опасным в смысле возможности возниыновения кавитации? 33. Как определить напоР на всасывании насоса? 34.
Каине типы турбин применяются в ЖРД? 35. Как создается сила, вращающая колесо турбины? 36. Покажите основные узлы и расскажите об устройстве ТНА двигателя ракеты А-4. 37. Опишите уплотнения насоса для азотной кислоты. 38. Как подсчитать необходимый запас перекиси водорода? 539 где с( — диаметр клапана; й †подъ клапанаг Формула (1Х. 194) годится для относительного подъема клапана й — в пределах от 0,1 до 0,26. 39. Нарисуйте схемы реакторов парогазогенераторов с жидким и твердым катализатором.
40. Как подсчитать размеры пакета твердого катализатора или запас жидкого катализатора? 41. На основании каких соображений определяется необходимое соотношение компонентов гоплива ЖГГ при баллистировке его окислителем? 42. Как определить расход воды, необходимый для снижения температуры парогаза до заданной величины? 43 Что такое теплоперепад, используемый в турбине, и как он определяется? 44. Какие тяпы клапанов применяются в системе подачи ЖРД? 45. Как определяются размеры трубопроводов для жидкостей и газов в системе подачи ЖРД? 46.
Какие гидравлчческие потери имеют место в системах подачи ЖРД? ГЛАВА Х ОПИСАНИЕ СХЕМ ВЫПОЛНЕННЫХ ЖИДКОСТНЫХ РАКЕТНЫХ ДВИГАТЕЛЕИ Ниже приводятся схемы некоторых выполненных двигателей различных назначений с различными системами подачи, зажигания и остановки. ! г Д ~ 5 бА ~ Фиг, 2!б. Условные обозначения, используемые в схемах двигателя, ! — электроклапан, нормально закрытый, т.
е. закрытый при отсутствии электрического тжа в цепи и отнрывающийся прн подаче тона. 2 — электроклапан, нормально отнрытый. т. е. открытый при отсутствии тока в пепи и аакрыввющийся при подаче тока, 2 — злектронлапан, нормально закрытый с дренажем, т. е. отверстием, стравливающим давление из линии после клапана при снятии электрического тока. 4 †клап исполнительный с сервопоршнем (гидравлическим или пневматическим), нормально закрытый.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
