Синярев Г.Б., Добровольский М.В. Жидкостные ракетные двигатели. Теория и проектирование, 1957 г. (1240838), страница 58
Текст из файла (страница 58)
Получим (Ср г.ст й'Гсг.ст) Х (ттгс )о,вз ~ т ) ' 1г.ст Величина "'" зависит только от состава газов и не Ср г.ст Фгг.ст зависит от температуры и давления. Для продуктов сгорания ЖРД, работающих на обычных топливах, она меняется в узких пределах и может быть принята равной 1,25, т. е.
= 1,25. (Ч!!. 9) ср г.ст л Кт.ст Из уравнения неразрывности (Н11. 8) (ЧП. 10), где 6 — секундный расход газовой смеси в кг/сек; Р— площадь поперечного сечения в мв. Из формулы (ЧП. 10) О 40 "1тет = г япв (ЧД. 11) Подставляя (ЧП. 9) и (ЧП. 11) в выражение (ЧП.8), получим аг=0,0162(1,25)о 'в 'Р' ~~,". ~ср„„— ) ( — ) ' г.ст или аг=0,0162(1,25)'"( — ) ' с г (8Р )олв вв ~Т ) с А.А. Гу хм а н и Н. В. Илюхи н, Основы учения о теплообмене при течении газа с большой скоростью, Машгиз, 1951. 29г Т" — температура торможения газового потока в 'або. При расчете теплопередачи в ЖРД считаем по всей длине камеры сгорания и сопла То=Т,. Так как в дальнейшем мы будем пользоваться этим соотношением, приведем его к более простому виду. Из формулы (ЧП.
6) Ло !в Т, то,зв ссг=00162 о гв (ттегср„)о,вт~, т ) ' (Ч!! Умножим и разделим правую часть уравнения (ЧП. 7) на ком- плекс откуда, подсчитав численную величину постоянного коэффициента, получим: (ЧП. 14) гго,вв / Т, 10,35 аг =00206 ср г гт (нрг ст)о 'в —, ( — '), (ЧП.12) Тг.ст Здесь а, дано в ккал/мвсек'С. Обычно коэффициент теплоотдачи используют в размерно1сти ккал7лгэ час 'С; тогда формула (ЧП. 12) примет вид ! Оо,вв 7 Т, 1о,вв а„ж 74,3Срг.гт(йржгт) 'т 1,82 11 / Т,,т Эту формулу, используют при расчете теплообмена в ЖРД. Для подсчета коэффициента теплоотдачи в случае принудительного течения несжимаемой жидкости по каналам различной формы ~ дается следующее эмпирическое соотношение '.
«ж~~э (тжа'Лэ)~Л( кнжер ж) Лв "ж «1тж Хж .где а — коэффициент теплоотдачи от стенки к жидкости в ккал/мвсек 'С; Մ— в ккал7мсек 'С; — в кгсек7мв; ср „— в ккал/кг 'С; у — в кг!мв соответственно: теплопроводность, вязкость, теплоемкость и удельный вес охлаждающей жидкости, взятые при средней температуре ее на .данном участке; д, — эквивалентный диаметр поперечного сечения канала в м. Он подсчитывается из 1выражения где г' — площадь поперечного сечения канала в м', 11 — полный (см1тченный) периметр сечения независимо от того, какая часть этого периметра участвует в теплообмене. Определение эквивалентного диаметра для различных форм кана- лов, используемых в рубашках охлаждения ЖРД, будет приведено ниже (см. $ 42); 3 — коэффициент, учитывающий направление теплового потока.
Опыт показывает, что при нагревании жидкости, т. е. при направ- лении теплового потока от стенки к жидкости, интенсивность тепло- обмена выше, чем при обратном направлении теплового потока, т. е. при охлаждении жидкости. Кроме того, интенсивность теплообмена зависит также от температурного напора, т. е. от величины (1.« — й ) С Увеличением темпеРатУРного напоРа коэффиЦиент теплоотДачи о1« при нагревании жидкости возрастает, а при охлаждении убывает. ' М. А. М н х е е в, Основы теплопередачн, Госэнергонэдат, 1958.
а98 Зависимость теплоотдачи от направления теплового потока и температурного напора обусловливается различием полей температур и вязкости в пограничном слое и толщины самого пограничного слоя при нагревании и охлаждении жидкости. Эта зависимость и учитывается коэффициентом 6, который определяется как: Е4тжср ж 0,23 — "ж 0" Иж.стор ж.ст "лс.ст ж ( )0,37 10,2 (ЧИ. 15) По уравнению неразрывности Г т в= 6., где 6. — секундный расход охладителя через рубашку охлаждения в кг/сек; г — площадь поперечного сечения охлаждающего тракта в м'. Отсюда (Ч!!. 16) стл 6 т'ж Подставив выражение (Ч11. 16) в (ЧП.
15) и обозначив 0,43 10,37 ж ( )0,4 получим 0,021 у ( 47стл )~ 3~ ж сод ! с с В формуле (ЧП. !7) а дано в ккал/лсссек'С. Мы везде используем а в размерности ккал(мсчас'С, Тогда формула (ЧП. 17) принимает вид (ЧВ. 17) 0 =75,62 — ~ "' ) (Н!!.
18) В таком виде эта формула и используется при расчете тепло- обмена~ в ЖРД. 299 гДе 1с„,ж ср „иЛ „— соответственно вЯзкость, теплоемкость и теплопроводность охлаждающей жидкости при температуре жидкостной стенки. Для условий охлаждения ЖРД величина 8 изменяется в пределах 1 —:2. Приведем выражение (Ч|1. 14) к более удобному для расчетов виду. Из (Ч!!. 14) Физические константы жидкостей, применяемых для охлаждения ЖРД, приведены на графиках фиг. 116 — 119' (см, стр. 347).
Величины х. для различных компонентов, используемых в качестве охлаждающих жидкостей, подсчитанные в размерности, соответствующей формуле (ЧП. 18), приведены на прафиках фиг. 120. Лучистый теплообмен Носителем лучистой энергии являются электромагнитные колебания с длинной волны от долей микрона до многих километров. Они известны под названием ~рентгеновских, ультрафиолетовых, видимых (световых), инфракрасных лучей и электромагнитных волн. Для нас особый интерес представляют лучи, способные переносить тепловую энергию. Такими свойствами обладают в наибольшей мере световые и инфракрасные лучи, т. е. лучи с длиной волны примерно от 0,4 мк до 40 мк (1 мк=0,001 мм). Эти лучи мы и называем тепловы.ии, а процесс их распространенна тепловым излучением, или лучеиспускпыием. Законы, распространения, отражения н преломленпя, установленные для видимых лучей, справедливы и для тепловых.
Всякое тело, имеющее некоторую температуру, всегда излучает энергию. При попадании на другие тела эта энергия частью поглощается, частью отражается, частью проходит сквозь тело. Та часть лучистой энергии, которая поглощается телом, снова превращается в тепловую. Та~ часть энергии, которая отражается от него, попадает на другие (окружающие) тела и ими поглощается. То же самое происходит и с той частью энергии, которая проходит сквозь тело.
Таким образом, после ряда поглощений излучаемая энергия полностью распределяется между окружающими телами. Следовательно, каждое тело не только непрерывно излучает, но и непрерывно поглощает энергию. Поэтому количество отдаваемого или воспринимаемого телом тепла определяется разностью между количествами излучаемой и поглощаемой лучистой энергии. В ЖРД лучистый теплообмен имеет место при теплоотдаче от напретых продуктов огорания в камере двигателя к стенкам его. Тепловая энергия Я,„излучаемая телом (лучистый тепловой поток), выражается в икал/час. Количество энергии, излучаемое единицей поверхности в единицу времени, называется излучательной, плн лучеиспускательной способностью тела и обозначается обычно буквой Е.
Таким образом, Е= ~ — ' икал/левкас. (ЧП. 19) г" з М. П. Малков н К, Ф. Павлов, Справочник по глубокому охлаждению, Гостехнздат, 1947, Справочник химика, Гоехнмнздат, 1951. Техническая знцнклопедня, Справочник физических, химических н технологнчеекнх величин, Изд. «Советская знцнклопедняз, !927. 300 Если из всего количества энергии Я„падающей на тело, часть Ял поглощается, Яя отражается и Яо проходит сквозь тело (фиг. 94), то очевидно, (Ч11. 20) Ял ЯА+ Ял+ Яо' Деля обе части (ЧП. 20) на Я„получим Ел Он Е, — + — + — =1 О.
Е. Е. или А+Я+О=1. (ЧП. 21) Первый член уравнения (ЧП. 21) характеризует поглощательную способность тела А, второй — онражательную способность й и третий — пропускательную способность Р. Эти величины показывают относительную долю энергии, отраженную, поглощенную или пропущенную телом, и изменяются лишь в пределах с|т О до 1. Если вся падающая лучистая энер- чн 4 гия поглощается телом, то А=1. Такое тело называется абсолюгно черным телом.
Если вся падающая энергия полностью отрал жается, то )с=1. Если при этом отражение правильное, т. е. следует законам геометрической оптики, то тело называется зеркальным, если отражение рассеянное — абсолютно белым. Фиг. 94. РаспренеЕсли вся падающая энергия полностью праха- ление лучистой дит сквозь тело, то 0=1. Такое тело называется энергии. абсолютно прозрачным телом.
Абсолютно черных, белых и прозрачных тел в природе нет. Твердые тела и жидкости для тепловых лучей гэрактически непрозрачны (т. е. для них 0=0). Поглощательная способность А и отражательная способность 1т зависят от природы тела, температуры и длины волны излучения, а также сильно зависят от качества поверхности тела.
Абсолютно черное тело испускает лучи всех длин волн от 1 =О до Х=оо при всех температурах, отличных от нуля. При любой данной температуре интенсивность излучения абсолютно черного тела больше интенсивности излучения любого другого реального тела в тех же условиях.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
