Синярев Г.Б., Добровольский М.В. Жидкостные ракетные двигатели. Теория и проектирование, 1957 г. (1240838), страница 83
Текст из файла (страница 83)
Рч у '" еГ 4. Очевидно, так же как н при расчете ПАД, в каждом из баков имеет место равенство (1Х. 36) 6 )г' сек тп.сг где $'„„— секундный освобождаемый объем бака в ме/сек; 6 — секундный расход компонентов в данном реакторе ЖАД в кг/сек. На основании формул (1Х. 37) и (!Х. 36) определяем необходимый суммарный расход компонентов в ЖАД (1Х. 42) сек п.сг сек1~Т 5. Так же как и при подаче с ПАД, в баках происходит охлаждение образовавшихся газов.
Следовательно, секундный расход компонентов необходимо увеличить во столько раз, во сколько происходит уменьшение температуры образовавшихся газов. Это увеличение расхода учитывается коэффициентом т >1. 28е 435 Окончательные Расчетные формулы имеют внд: для реактора ЖАД бака окислителя О ),г Тгв сек.ок «в1 для реактора ЖАД бака горючего 0=)/„„, (! Х. 43) $57.
РЕДУКТОР ДАВЛЕНИЯ ГАЗА Устройство и работа редуктора В ЖРД с баллонной подачей редукторы давления служат для понижения давления газа, поступающего из баллона высокого давления в баки с компонентами, и являются одним из 'основных эле- ~~ ь ментов этой системы подачи.
К оме того в ЖР е- Др цукторы давления используются в системах подачи для управления двигателем, для питания автоматики, для подачи компонентов в парогазогенератор и в ЖАД. ей Понижение давления газа в редукторе происходит а вследствие дросселирования (мятия) газа при протекании его из полости высокого давления в полость низкого давления через проходное се- Вмга газа а чение малой площади. Это Фпг. 162. схема РедтктоРов Ярввеего и О6 сечение образуется клапаном ратного действия. , р „, „и„„„„, д,й„,„ж ~ „„„„„,в„, и его седлом. Сущность проного действия, 1 — вапопиак пРужина, 2 — клапан, цЕССа МяТИя СОСТОИТ В ТОМ, что в узком сечении, образованном клапаном и седлом, за счет снижения давления газ приобретает большую скорость и энергия давления превращается в кинетическую энергию газа.
Попадая в полость низкого давления, газ тормозится; при этом кинетическая энергия его теряется на трение в многочисленных завихрениях, сопровождающих торможение газа. Поэтому при таком торможении газа давление его не восстанавливается. Для идеального газа температура торможения по всему потоку остается неизменной, следовательно, и температура газа в полости низкого давления после торможения газа должна быть равна температуре газа до начала дросселирования. Но так как реальный газ (особенно при низких температурах) не подчиняется законам идеального газа, то при дросселировании происходит изменение температуры. Для большинства газов, в том числе для воздуха и азота, происходит понижение температуры газа; для водорода и гелия — повышение ее.
Величина понижения давления прн дросселированни определяется размером дросселирующего отверстия между клапаном и седлом. Свойства редуктора в значительной мере определяются тем, в каком направлении открывается клапан редуктора. По этому признаку редукторы разделяются на редукторы прямого и обратного действия.
В редукторе п р я мого д ей ств и я (фиг. 162,а) клапан открывается в направлении усилия, возникающего за счет действия газа высокого давления (по потоку газа). В редукторе о бр а т ног о действия (фиг. 162 б) клапан открывается против усилия, возникающего за счет действия давления газа высокого давления (против потока газа). Редукторы обратного действия Когда редуктор не работает, пружина 5 (фиг. 163,а и б, 164,а и б) находится в свободном состоянии. Газ высокого давления поступает в полость высокого давления 1 и прижимает клапан 2 к седлу 3, не допуская прохода газа через клапан.
Герметичность клапана достигается также за счет действия пружины 7, дополнительно прижимающей клапан к седлу. В этом случае редуктор выполняет роль отсечного клапана. При сжатии регулирующим винтом 4 основной пружины редуктора б возникает усилие, которое через шток б передается на клапан 2. Сжатие пружины производится до того момента, когда сила давления ее станет больше суммарной силы пружины 7, силы давления газа высокого давления, прижимающего клапан 2 к седлу 3, и давления газа в полости низкого давления на поверхность р„(сильфона или мембраны).
При этом клапан 2 открывается, газ проходит через дросселирующее сечение 8, давление его падает и газ поступает в полость низкого давления 9, откуда через выходное отверстие направляется ~в систему подачи. Чем больше затяжка пружины Б, тем больше открывается клапан редуктора, тем меньше дросселируется газ, т. е. тем больше будет его давление после редуктора. В редукторе ракеты А-4 (фиг. 164,в) полость низкого давления 9 сверлением 12 в штоке б сообщена с полостью над клапаном 13, которая отделена от полости высокого давления мембраной 14.
Таким образом уравновешиваются силы давления выходящего газа, действующие на клапан 2. Силы давления ~входящего газа, действующие на клапан 2, также уравновешиваются давлением на мембрану 14, т. е. клапан 2 данного редуктора разгружен. Редуктор не только уменьшает давление газа до необходимой величины, но и является регулятором, сохраняющим давление в баках постоянным, несмотря на то, что давление на входе в редуктор, т. е. давление в баллоне, все время падает. 437 Действительно, если, например, давление в полости низкого давления 9 возрастет выше заданного и определяемого затяжкой пружины 5, то сУммаРное Усилие на повеРхность Рм становитсЯ настолько большим, что оно преодолевает силу пружины 5. Шток б вместе с клапаном 2 перемешается вверх и клапан 2 уменьшает проходное сечение под клапат и ном.
Поступление газа в пор Я вость 9 прн этом уменьшается до тех пор, пока давление в Б и ней не станет опять равным 8 ср заданному и определенному л затяжкой пружины 5. 6 Если давление в полости 9 2 станет ниже заданного, то уменьшится сила давления на Узсср поверхность р„, действующая 4 против пружины 5. Пружина а) вместе со штоком б переместится вниз.
Вместе с ней переместится и клапан 2. Вследствие этого проходное сечение, открываемое клапаном, увеличится, степень дросселирования газа уменьшится и давление газа в полости 9 снова поднимется до заданного затяжкой пружины 5. у! Рз Гм— м с) и Характеристика редуктора обратного действия Как было показано в пре! дыдущем параграфе, редуктор давления газа при пра- Р) г) вильном его устройстве является регулятором давления Фиг. 163. Различные схемы РедУктоРои газа на выходе. Но, как больло клапана, г — регулнрушший винт, 6 — основиаи ботает с некоторой неравно- пРУжина, 6 — шток.
7 — пРУжнна, 6 — дпсссслиРУюшеа ерностью, т. е. при измене' сечение. 6-полость низкого давлении, Ю вЂ” сильфон, М РН и — мембрана, Гу — отверстие (канали Гз — полосп* Ннн даВЛЕНИя На ~ВХОдЕ В рЕ низкого давлении над клапаном, И вЂ” полость газа пневматического привода. дуктор меняется давление и на выходе из него. Зависимость давления на выходе р,- от давления на входе в редуктор р„называется характеристикой редуктора. Различают два типа характеристик редуктора. Зависимость давления на .выходе из редуктора от давления на входе при отсутствии расхода газа называется статической характеристикой. Сече и еии Сееие ве ',Эта же зависимость при расходе газа через редуктор называется диМмической характеристикой.
Для того чтобы определить характеристику редуктора, т. е. найти зависимость ре. от р,, составим уравнение равновесия подвижных частей редуктора при открытом клапане (см. фиг. 163 и 164). Силы, действующие вниз, будем считать положительными, вверх— отрицательными. При работе редуктора вниз действует только сила пружины 5, которая равна Р =(Яз — Кзй ), где Яз — сила давления пружины 5 при закрытом клапане редуктора в кг; К,— жесткость пружины 5 в кг/см; )и†подъем клапана в см.
Вверх действуют следующие силы: 1) Сила, возникающая от разности давлений на клапан 2 — (р~ — р )) . где 1„, — плошадь проходного сечения подводящега отверстия. Для редуктора ракеты А-4 (см. фиг. 164,в) эта сила равна нулю, так как клапан 2 уравновешен. 2) Сила давления на клапан 2 пружины 7 — Ят+Кдй,), где Я1 — сила давления пружины 7 при закрытом клапане (сила предварительной затяжки) в кг; К1 — жесткость пружины 7 в кг/см. 3) Сила давления газа в полости низкого давления на мембрану или сильфон — р, г'„а где Є— плоацадь поверхности мембраны или сильфона, на которую действует газ низкого давления; а„— коэффициент, учитывающий собственную жесткость мембраны и зависящий от величины деформации мембраны (подробнее о величине а„см.
ниже). При равновесии редуктора сумма всех этих сил равна нулю; уравнение равновесия подвижных частей редуктора будет иметь вид Яз — Кзйа) — (рвх — рйск) ~~л — (Щ+ КД1в) — ~ъмгриам= О. (1Х. 44) Величина подъема клапана Ь, связана с расходом газа, протекающего через дросселируюшее сечение редуктора. Площадь дросселирующего сечения редуктора 1и„определяется боковой поверхностью цилиндра с диаметром, равным диаметру клапана й... и высотой, равной его подъему а Она составит ~даос = 1гйклЬа О = 1»кй„„И„2д ивх з Ф+! ( Р'"х ) —.( Р""х ), (1Х.45) где и — коэффициент расхода клапана, равный 0,65 —:0,7.
По уравнению состояния дт„„ Ф вх Рвх Подставив в (1Х. 45) выражение удельного объема, получим 1 о» ~вх (1Х. 46) При обозначении А =рк 2а з 1+1 ( Рвых ) (Рви» ) (1Х. 47) получаем откуда О =А4,„р„й„ (1Х. 48) 6 Ь = — —. к Авх»Рв» Прн закритическом перепаде давлений Р'"* ~(й„р — — 0,528 (для воздуха) Рвх (1Х. 49) О=рис( Ь 2д — 1 хв й+1( или, аналогично предыдущему, О =1"™хвахрвх 28 ,+1(а в '1 Рвх а+1/ ивх (1Х. 50) 2 1»' 1 +) кт., (1Х. 51) В термодинамике обычно критическое отношение давлений обозначают в буквой ~хр = Рвх й+ 1 440 Расход газа О через редуктор будет определяться следующими уравнениями. При докрнтическом перепаде давления ', т.
е. при Р— '") б„р — — 0,528 (для воздуха) Рвх Если опять о~бозначить 2 2»" ' 1 (1Х. 52) а+1 1а+1~ кт,„' то (1Х. 53) 6 =Ай„,„д,р,„, откуда Ь„= А»(клРвх (1Х, 54) При этом, однако, величина А для докритического и закритического течения газа должна подсчитываться соответственно по разным формулам: (1Х. 47) и (1Х.
52). Подставив значение Ь из (1Х. 55) в (1Х. 44), получим уравнение характеристики О ( б »кв — Ке — ( ..— р...)У..— ~Я,+К, )- л»(клРв» ЛаклР»х / (1Х. 56) Раскрыв скобки и произведя перегруппировку членов уравнения, получим Як — Я, — (К, + К,) — р,„7'„„— р,„, (Р„а„— 7„) =О, (1Х. 57) »(к»Р»х откуда р,„,= ( ь(,— Я,— р,„г,„— (К,+К,) ).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
