Синярев Г.Б., Добровольский М.В. Жидкостные ракетные двигатели. Теория и проектирование, 1957 г. (1240838), страница 98
Текст из файла (страница 98)
Для того чтобы жидкая перекись не скапливалась в верхней части вставки 1, в ней сделано небольшое сливное отверстие б. Реактор на твердом катализаторе устроен более просто. На фиг. 203 представлена схема парогазогенератора двигателя «Вальтер». Детали его показаны на фиг. 204. Корпус реактора 4 (см. фиг. 203) сверху закрыт крышкой 2, в центре которой расположен блок форсунок 1, состоящий из пяти центробежных форсунок, равномерно распределяющих впрыскмваемую перекись по поперечному сечению реактора. Под крышкой реактора находится пакет твердого катализатора 3, опирающийся на перфорированную перегородку б.
В нижней части реактора находится сборник б, заканчивающийся трубой отвода парогаза. Следует отметить, что объем сборника парогаза и трубопровода, подводящего парогаз к турбине, используется иногда для того, чтобы закончить разложение НВО„не успевшую разложиться в самом ПГГ. Завершение разложения перекиси в ПГГ с жидким катализатором осуществляется за счет того, что в смеси уходяших паров и газов находится каталитирующее вещество. Твердый же катализатор изготовляется так, что частички каталитнрующего вещества могут смываться потоком ЗЗ Г. Б. Сииврев и и.
В. Лобрововьоиии 513 перекиси, проходящей через катализатор, и уносится вместе с ней н сборник, где за их счет и происходит завершение разложения пере. киси. Отметим, что большой унос каталитирующего вещества сокра. щает срок действия твердого катализатора, так называемый ресурс катализатора, и приводит к повышенному износу лопаток турбины ибо каталитирующее вещество (КМпОе) разлагается с выделением твердых частичек перекиси марганца. гюаоос перекиси Как видно из приведенных на фиг. 202 и 203 схем, наиболее простым является парогазогенератор, работающий на твердом катализаторе, так как в нем упро- г1сддод Фиг.
203. Схема реактора парогаеогенератора на твердом катализаторе. à — форсуночная головка, у— «ришка, а — пакет квтвлизвто. рв, Я вЂ” корпус реактора. б-по. рсгородкв. б †сборн пзрогв. зв и отводящая тРуба. Фиг. 202. Схема реактора парогазогенератора на жидком катализаторе. à †шн, у †корп парогвзогвнсрвторз, а †форсун перекиси водорода, З вЂ” форсуякз кзтзлизвторв. б-слив. нос отверстие, б †сборн пзрогазв. 514 щается система подачи, в которой не надо предусматривать устройств для подачи катализатора.
Системы подачи парогазогенератора бывают также двух типов: болуроннал и насосная. Баллонная система применяется в случае относительно малых расходов перекиси. Примером баллонной подачи перекиси может служить ПГГ двигателя ракеты А-4. При больших суммарных расходах перекиси вес баллонной системы подачи ПГГ становится недопустимо большим и она заменяется насосной. Именно так осуществляется подача перекиси 1в двигателях «Вальтер» и Р-3390. Температура и состав парогаза, вырабатываемого путем разложения перекиси водорода, целиком определяется (если не учитывать некоторой неполноты разложения перекиси и тепловых потерь) концентрацией перекиси, поступающей в реактор, При расчете состава парогаза следует исходить из того, что при тех низких температурах, которые имеют место с реакторе ПГГ, диссоциация продуктов разложения отсутствует и парогаз состоит из паров воды н свободного кислорода (пренебрегаем содержанием ка- Фиг.
204. Детали парогааогеиератора двигателя «Вальтеры / — корпус реактора, У вЂ” кронштейн, а — отводящая труба, 4 — крышка, Б — форсуночная головка, и †трубопров для перекиси водорода, т — пвиет катализаторе. и — перегородка. тализатора и продуктов разложения его). 1 граммоль перекиси (34 г) пРи Разложении дает 1 гРаммоль воды (18 г) и т/а гРаммолЯ кислоРода (16 г). Относительное содержание паров воЛы и кислорода зависит от концентрации перекиси. Если обозначить концентрацию перекиси через о„ то весовой состав парогаза будет следующий.
Количество паров воды в 1 кг продуктов разложения перекиси со- ставит Кн,о = (1 — оо) + — оо кг НаО1нг парогаза. (!Х. 15! ) 18 34 Содержание кислорода !6 «о, = о, — кг О, гкг ка)уогаза. 34 (!Х. 152) 33* Величина ое должна учитывать также поступление воды в ре. актор при впрыскивании жидкого катализатора. Зная состав перекиси, находим теоретическую температуру парогаза из равенства полных теплосодержаний перекиси с концентра. цией ое и продуктов разложения ее lва, = [Кн,01вн,о+ 80,1вО,] т.
(Х.153) Данные по теплосодержанию водных паров 1„н,о и кислорода 1„о, берутся из таблицы приложения 3. Однако они должны быть пе- 100 1000 80 800 ф БРОМ. М жт ~т ез чъ ч.ъ ц00 400,„сг 1о ь гс ет ез Оь сч ы 20 200~ Ц сз с~ ц О О г- 65 70 75 ВО 85 УО У5 100 кониентЬация Н,О д Реакторе б' %/по !7егу] Фиг. 205. Состав и теоретическая температура парогаза, получаемого при разложении перекиси водорода различной концентрации. реведены в размерность ккал/кг, в соответствии с формулой !000 1 ккал1кг = 7 ккал1граммоль —. (1Х. 154) гх Расчет теплосодержания перекиси ведется так же, как и расчет теплого!держания компонентов топлива (см. $ 27). Данные по расчету состава и теоретической температуры парогаза приведены на фиг.
205 *. Действительная температура парогаза будет меньше теоретической за счет потерь тепла в связи с неполным разложением перекиси и за счет охлаждения парогаза в реакторе и трубопроводах. Можно принять, что действительная температура Ти„составляет 0,92 —:0,95 теоретической температуры. При определении размеров реактора, работающего на жидком катализаторе, следует исходить из того, что в ! л объема реактора * А. В. В о л г а р с к и й и В.
К. Щ у к и н, Рабочие процессы в жидкостно- реактивных двигателях, Оборонгиз, !053. при давлении вырабатываемого парогаза в 20 —:30 кг/см' можно с хорошей полнотой разложить в 1 сек. 1 кг перекиси водорода 80>/а-ной концентрации. Расход жидкого катализатора должен составлять 7— йа/а Расхода пеРекиси водоРода. Расчет размеров реактора на твердом катализаторе основывается на определении веса и размеров пакета катализатора.
Для этого расчета используются две величины, Первой величиной является допускаемый удельный расход перекиси в кг/сек, который может разложить 1 кг твердого катализатора. Эту величину обозначим через Я кг/сек НгОг . Вторая величина — полный ресурс катализатора кг катализатора 5 кг НгОг/ кг катализатора, под которым понимается полное количество перекиси в кг, которую может разложить 1 кг катализатора за все время своей работы. Пользуясь этими величинами, легко определить вес пакета катализатора 0 ,.
Он определяется по формуле (1Х.155) Найденный вес проверяется на полный ресурс следующим образом. Полный расход перекиси за все время работы двигателя с дол-. жен быть меньше, чем полный ресурс данного количества катализатора 6 „гс. О,о. (1Х. 156) Для немецких авиационных двигателей величина в составляла з=0,2 ' 'к ' ', а величина 5=20СО кг/кг'. кг катализатора При меньших ресурсах Ю величина з может быть значительно увеличена. Это объясняется тем, что при повышении удельного расхода перекиси за счет больших скоростей движения перекиси и парогаза через пакет катализатора увеличивается износ каталитирующего вещества. Объем пакета катализатора К, находится по насыпному удельному весу катализатора тт (1Х.157) тнат Можно пРинить Тн„=1,0 —:1,2 кг/л.
Геометрические размеры пакета катализатора находят исходя из допустимой расходонапряженности катализатора тт,. Так же как и расходонапряженность камеры сгорания, величина г» представляет собой отношение секундного расхода перекиси (или парогаза) ба„к площади поперечного сечения пакета катализатора т, и выражается в г/смг сек, т. е. г„„= "' " г/см' сек. (1Х.158) » н»г » <Вопросы ракетной тахннкн», !955, !Хь 1 н !956, 7й 3, Издательство иностранной литературы. 5!7 р 1000 Оп г 2 см. скат (1Х.
159) Затем определяется длина пакета катализатора Д~.т Остальные размеры реактора на твердом катализаторе опреде. ляют исходя из конструктивных соображений. Пример 25. Рассчитать ПГГ на твердом катализаторе для привода турбины авиационного ЖРД с расходом перекиси Оп г =0,8 кг/сек, если время работы его без перезарядки т задано равным 2,5 часа. Решение: 1. Определяем вес пакета катализатора. кг/сгк Н202 Принимаем з=0,2 . Тогда по формуле (1Х. 155) «г катализатора Оп. г 0,8 О = — "'" = — '=4 кг. кат— з 0,2 2. Проверяем вес пакета катализатора на полный ресурс. Условие выработки ресурса составит Оп.г 2 ~Окат 3. Принимаем ресурс катализатора 3=2000 кг/кг Тогда Оп.г 2 =0,8 3600 ° 2,5=7200 кг; Окат 5=4 2000=8000 кг, т.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
