Синярев Г.Б., Добровольский М.В. Жидкостные ракетные двигатели. Теория и проектирование, 1957 г. (1240838), страница 56
Текст из файла (страница 56)
Определение удельной тяги и размеров критического и выходного сечений сопла 27. Определяем перепад полных теплосодержаний 1в7„= ! — 1„ = †677 1355= 678 ккал1ркг. 1600 1700 1800 1 "и. с акал/кг — 1440 — 1 370 — 1312 2532 2582 2640 25,32 25,12 24,9 33,5 33,7 34,1 28. Определяем скорость истечения таз= 91,5')Гь(„= 91,5)т 678 2380 м(сек, 29.
Определяем удельный вес продуктов сгорания на срезе сопла. По формуле (П. 75) р, 0,9.104 Тз= — = ' =0,1535 кг~'мз. (! е Те 33,9 1730 30. Определяем удельное проходное сечение среза сопла по формуле (Ъ'1. 77) У' = — = 26,4.10 е мз1кг=26,4 смт!кг. з теме 0 1535 2380 31.
Определяем теоретическую удельную тягу. По формуле (Ч1. 78) Р „= — '+ У;(Рз — Рн) = — +26,4(0,9 — 1,0) =239,6 кгсек(нг 32. Определяем удельную тягу. Пр формуле (Ч1. 93) Руд Руд еор еток ерс 239 6 0 95 0,97 = 221 кг сек(кг. 33. Определяем расход топлива и отдельных компонентов Оз= — = —, =54,3 кг(сек; Р 1200 Руд 221 1 54,3 О„=О, — = — '=10,1 нг(сек; 1+ т 5,37 О,= Оз — = ' 54,3=43,2 кг/сек.
1 -(- т 5,37 34. Определяем размер выходного сечения сопла; по формуле (Ч1. 96) у теор Уз= — е те где 286 Руд. теор Уз= — =1363 смз. 0,97 35. Определяем показатель изоэнтропы по формулам (Ч!. 81) "1з 0,9 !д— !я — ' Й~Тг Рз ' 34,3 29840,9 !Я вЂ” !8 (тзтз рз 33,9 1730 30 36.
Воспользовавшись графиком фиг. 59 или формулой (П1. 65) 30 для отношения давлений — =33,3 и и = 1,19, находим необхо- 0,0 димое уширение сопла —; оио равно 5,08. Поэтому Ув Лр ' 7' = — 268 слвз. 1363 6С8 Таким образом, задача теплового расчета выполнена, Найдены расход топлива и размеры критического и выходного сечений сопла. 37. Правильность определения плошади критического сечения следует проверить, найдя действительное значение комплекса параметров 8 и сравнив его с 3, „подсчитанным для данного топлива. Отметим, что данная проверка касается не только одного критического сечения, но и всего теплового расчета в целом 7„ Р~ 268 30 — =148 кгсек~кг; бз 64,3 Рвввр —— — — — — — 156 кг сек1кг. 148 тк Найденное значение 8„„незначительно отличается от данных, рассчитанных для этого топлива (см., например, фиг.
86). Поэтому считаем, что тепловой расчет проделан без существенных ошибок. Расчет состава продуктов сгорания топлива, не содержащего азота Найти состав продуктов сгорания топлива следующего состава: горючее — 96"/о-ный этиловый спирт, окислитель — жидкий кислород при а =1; С'=0,167; Нв=0,043; О, =0,790; давление 36 ага и температура 3400' абс. 1. Пересчитываем давление в физические атмосферы Рз= =34,80 ата.
1,033 2. Принимаем значения необходимых констант при температуре 3400' абс. равными Кв=!226' Кз=01541 Кз=01931 Кв=0 2171 Кв=0160. 3. Определяем значения постоянных для всего расчета коэффициентов Св 4 0,167 16 Нт 16 0,043 287 Первое приближение 4. Принимаем значение парциального давления кислорода первого приближения ро, =а'=2,50; а=1,58. 5. По формулам (Ч1.
41 — Ч1. 44) вычисляем значения коэффициентов Ь= — '= — '=0 777' рсо 0 777рсо,', К, 1,226 а 1,58 с= — '= — '=0,097; рн,=0,097рн,о; К~ 0,154 а 1,58 Ы= К' = ' 0,620; рок=0,620)/рн,о! У 7/ 0,097 е=)/К,)/с =)/0,217 0097=0,145; рн=0,145)/рн,о1 7'= )/Ква=1/0,16 1,58=0,632; ро — — 7'= 0,632. 6. Находим первое квадратное уравнение. Для этого используем уравнение (И. 45) 2аз+ Рсо,+арсе, +Рн,о+ Я Рн,о+/ — А. Рсо, + "Рсо, После подставки найденных значений парциальных давлений оно имеет вид 2.2,504-2рсо,+0,777Рсо,+Рн,о40,6203 Рн,о40,632 — 3,55.
Рсо, +0.777 рсо, После приведения подобных членов получим первое квадратное уравнение — 3,540рсо, + рн,о+ 0 620 У рн,о+ 5,632 — '-О. 7. Находим второе квадратное уравнение. В уравнение (Ч1. 47) 2а'+2рсо, + ерсо, +Рн о+" !/7:н,о+/ — Б 2ерн о + 2рн,о+ а Урн,о+е Р Рн,о подставляем найденные значения парциальных давлений 2 2,50+Орсо, +О 777Рсо, +Рн,0+0.620УРн,о+О 682 — 1,15. 2'0 007рн о+ 2рн о+ 0 620)/ун о+О 145)/рн о Приведя подобные члены, получим — 2 7 77 рсо, — 1,52рн,о — 0,2 о! )/ рн,о + 5,632 = О. 3,540 8.
Умножаем второе квадратное уравнение на отношение — ' 2,777 и складываем с первым. Получаем 0,888рн,о — 0,296 )/рн,о + 12.632 = О. 288 9. Решаем полученное уравнение относительно рн,о л — 0,29б~ф' 0 29бв+ 4 0 888 12,632 У Рн,о— — 3,93. 2 0,888 — 3,54рсо, + 15,50+ 2,45+ 12 632= 0, откуда рсо,=6,65 и р ое Ьрсо,=0,777 6,65=5,13. ! 2. Результаты расчета сводим в таблицу состава (табл, 18). Таблица 18 Т=3НЮ'абс.
Сумма ОН Н СО, СО Ое Гаа 6,65 44 293,0 0,63 15,60 1,51 16 18 2 10,! 278,8 3,0 0,57 1 0,6 5,13 28 143,5 34,94 2,50 32 80,0 2,45 17 41,6 850,6 13. Проверяем отсутствие ошибок в решении, используя абсолютные балансовые уравнения (Ч!. 27), (Ч1. 28) и (лг1. 29) с учетом (Н1. 33): ! Н,= (2рн,+2Рн,о+Рон+Рн)= 2л и;р; = — (2 1,51+2 15,5+2,45+0,57) =00433; (Н,=0,043); С,= (Рсо, +Рсо) = (6*65+5 13) =0 166' (Се=0 167)' 19 Г, Б. сииврев и м.
В. лобровольеииа. 289 Из двух решений берем только положительное, так как при отрицательном)лрн,о, хотя Рн,о и будет иметь положительное значение, но, например, рон=д)/"рно станет отрицательным, что невозможно. 10. Находим парциальные давления водородосодержащих газов: Рн,о (Урн,о)' =1550; Рн, = сРн,о = 0,097 Рно =0,09? 15,50=1,51; Ров=<()?Рве=0,620Ррн,о=0,620 3,93 2,45; Рн=еФ Рн,о=0,145 3,93ев0,57. 11. Находим парциальные давления углеродосодержащих газов.
Для этого в первое квадратное уравнение подставляем найденное значение рн,о.' 16 О, =~ (2Рсо,+2Ро, +Рн,о+Рсо+ Ром+ Ро) = ХР!Р! ! = — (2. 6,65+ 2 2,5+ 15,50+ 5,13+ 2,45+ 0,63) = 0,790 850,6 Ро, Ро Рсо ! Ра Рн, Рон Рн Рсо, 14,70 1,45 2,45 0,63 0,56 6,43 5,04 33,62 Как видим, давление ра, полученное в результате второго расчета, меньше, чем заданное давление ра. 16. Производим пересчет состава на заданное давление 34,80 физ.
ига, считая, что в узком интервале давлений между 34,94 и 33,62 ага парциальные давления изменяются по линейному закону, т. е. 34,94 — 34,80 Р зьаа Р' а4,44 — иР!, = Р! 44,44 — 0,106 Ьро 34,94 — 33,62 где иР! Р!Ааа Р!За,аа Пересчет парциальных давлений выполнен в табл. 20. При этом округляем полученные величины. Таблица 20 Гаа ОН Н О н,о СО, СО Сумма О 2,45 0,57 2,36 0,56 0,09 0,01 0,0095 0,00!О 2,44 0,57 2,50 0,63 2,45 0,63 0,05 0,00 0,005 0,00 2,50 0,63 15,50 1,51 14,70 1,45, 0,80 0,06 0,085 0,0064 14,41 1,50 6,65 5,13 6,43 5,04 0,22 0,09 0,023 0,0095 6,63 5,12 34,94 33,62 1,32 Р!' 3!ла Р! аьаа ЬР! 0,106 аР! Р!а4,ю Таким образом, состав продуктов сгорания при температуре 3400' або.
и ра=36 кг/сма найден. 290 (О,= 0,790). В скобках указаны значения Нч С, и О, принятые при расчете состава. Как видно, существенных ошибок в определении состава нет. 14. Так как полученная в расчете величина рл =34,94 больше, чем заданное давление в камере сгорания Ра=34,80 ага, то проводим второ)й расчет, задавшись меньшим значением ро,. 15.
Выбираем новое значение аз= — Ро,=2,45 и проводим расчет, аналогичный уже проделанному. Полученные значения парциальных давлений после проверки сводим в таблицу состава (табл. 19). Таблица 19 ВОПРОСЫ ДЛЯ ПОВТОРЕИИЯ 1. На какие группы разбивается система уравнений для определения состава продуктов сгорания при заданной температуре? 2. Как влияет давление на состав продуктов сгорания водорода и кислорода? гг!т~: ~ 3. Как влияет температура иа состав продуктов сгорания? 4.
Напишите уравнение баланса азота и объясните, как оно получается. 5. Как определяется кажущийся молекулярный вес продуктов сгорания рз? б. Как определяется общее число граммолей продуктов сгорания Мз, приходящееся на ! кг топлива? 7. Найдите объемное содержание (гг! составляющих газов, получающихся при нагревании водорода до Т=4000' або. при рз =10 ага; при рз =100 ага. Объясните полученный результат. 8. Напишите уравнение сохранения энергии для сгорания топлива в камере при отсутствии потерь тепла.
9. Объясните порядок расчета температуры и состава продуктов сгорания в камере двигателя. !О. Расскажите, как вести расчет температуры на срезе сопла? 11. Как определяется теоретическая скорость истечения из сопла? 12. Кам определяются теоретические размеры сопла> 13. Как производится тепловой расчет по lп5-диаграмме? !4. Объясните влияние температуры на состав продуктов сгорания, 15. Как влияет давление в камере сгорания иа удельнчю тягу ЖРЛ и на геометрические размеры сопла? 1б.
Как экспериментально определяется коэффициент камеры у ? 17. Как учесть экспериментальные коэффициенты при расчете действительной удельной тяги и геометрических размеров сопла? ГЛАВА ЧН ОХЛАЖДЕНИЕ ЖИДКОСТНЫХ РАКЕТНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ й 39. ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ ИЗ КУРСА ТЕПЛОПЕРЕДАЧИ Передача тепла Прежде чем перейти к рассмотрению особенностей охлаждения ЖРД, коротко напомним основные сведения из курса теплопередачи '. В процессе теплопередачи тепло всегда передается от более нагретого к менее нагретому телу, т. е. от тела с более высокой температурой к телу с менее высокой.
Тепловой поток, который мы будем обозначать 4,1, представляет собой общее количество тепла, передаваемого телом в единицу времени. Будем выражать его в ккал1час или ккалусек. Интенсивность теплообмена определяется величиной удельного теплового потока д, под которым понимается количество тепла, которое проходит в единицу времени через единицу поверхности тела.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
