Алемасов В.Е., Дрегалин А.Ф., Тишин А.Л. Теория ракетных двигателей. 1980 г. (1241533), страница 69
Текст из файла (страница 69)
Располагаемая мощность в общем случае определяется как сумма мощностей турбин, работа[ощих на восстановительном и окислительном газах из соответствующих газогенераторов: [24. 24) где )и к, тв — секундные расходы окислительного н восстанови'(вг) (гг) тельного газов, т)т.о т)к.в, ьад.о. ~вд.в — к. п. д. и адиабатная работа соответствующих турбин Величины !. д,, с,,двв определяют по форо муле [24.18). Используя известные соотношения между секундными расходамн компонентов топлнва, найдем относительный расход через газогенераторы окислптельного (ко*' ) н восстановительного Ый.м~) газов: (22) (22) (22) (и]) (в,) ток ток,о+ тв,о соАм (1 + Эр,о ) вд т (1+ [2 )Э[22) (24.
25) тем) т(гв) + т[вм с /1+ в(вв)Ъ ( ) в,кв тв св( 2ВВ ) т т 1+122 где й,, 22 „— соотношение между компонентами топлива в газоге- (22) [ы) н ератооах окпслительного и восстановительного газов; с,= э(„к*„(т,„, '(гв) " . ' (гв) (гг) (га) ' [гг) Св=)ввм /)П~ )Поко, (Поко )Пво, )Якв СЕКУНДНЫЕ РаСХОДЫ КОМПО- понечтов топлива через газогенераторы. Расход в камеру сгорания компонентов в жидком состоянии ток, в(„определяется очевидными соотношениями '[к) ' (к) '[к) ' [гг) (вг). ' (к) ' (т) (вг) «(ок = — )и,.— т„,,— т,..; п)„=п(„— т,. — т,,. нли в относительной форме т(к) А.
' ( в(гг) 2~ ' (к) В случае, когда оба компонента топлива полностью подаются в газогенераторы окислительного и восстановительного газов, яок =О, дв" =О, И Иэ СИСТЕМЫ дВуХ ураВНЕНИй (24.26) Прн ЭадаННЫХ [к) (к) й о Йввв Ывв МОЖНО Найтн Со, Св. (гг) (вг) Располагаемая мощность турбины при прочих равных условиях гропорциональна секундному расходу газа, проходящего через иее. Очевидно, что наибольший расход газа возможен, когда оба компонента полностью используются в газогенераторах, а в камеру сгорания подается восстановительный и окислительный газ после соответствующих турбин.
В случае, когда двигатели выполнены по схеме с полным использованием в газогенераторе лишь одного из компонентов топлива и с частичным использованием другого, то либо с =1, либо с,=1, а отношение располагаемых мощностей в случае только одного окислительного ()Ург) или только одного восстановительного (Жкг) газогенераторов в соответствии с формулой (24.18) приблизительно равно (при одинаковых п, 6 и т),) (гг) )УР г ео ЯТ)гг о ))Ъ: аг"*г ЯТ)ггг Для жидких топлив, состоящих из химических элементов С, Н, О, И, обычно отношение ЯТ), (ЯТ)„(1, так как значение Т„, может быть назначено больше, чем Т, благодаря восстановительным свойствам газогенераторного газа.
В то же время отно- шепнем,"~~®~м~для этих топлив обычно больше единицы, а в итоге обычно отношение йгр г/йгр,, больше единицы. В общем случае выбор того или нного варианта полного использования компонента топлива в одном газогенераторе должен производиться на основании решения уравнения энергетического баланса.
Потребная мощность Лг„складывается из мощностей основных и бустерпых насосов для подачи расходов окислителя л), и горючего л)„" в.камеру сгорания и мощностей подкачивающих насосов для подачи при повышенном давлении части этих компонентов с (гг) '(гг) ~ '(гг) ' (гг) (м) ' (гг) расходами тгг =т„г.„+т„,„л)г =(Л ., +тг,г в газогенераторы. Возможно, что основные насосы окислителя и горючего обеспечивают подачу всего расхода окислителя т,„=л)ч(г)+л(( ) и горючего т,=т(„")+т("), однако в ряде случаев нецелесообразно обеспечивать всему расходу компонентов топлива, проходящих через насос, давление, соответствующее давлению подачи в ЖГГ.
Уравнение )Ур —— Л( и является уравнением энергетического ба.ланса. Входящие в уравнение величины напоров насосов, перепадов давлений на турбине должны быть выражены через давления в камере сгорания р и газогенераторах р„,и ргггг гидравлические сопротивления газовых и жидкостных магистралей, охлаждающих трактов камеры и ЖГГ, элементов смесеобразования и др. Рассмотрим для определенности вариант с окислительным газогенератором, когда через него проходит весь окислитель двигательной установки и часть горючего (с,=1). Соотношение компонентов, поступающих в газогенератор, определяется максимальной температурой Т„, допустимой по условиям работы лопаток турбины ТНЛ, или иа основе решения уравнения энергетического баланса системы подачи. В последнем случае она зависит, в частности, от к.п.д.
турбины и насосов, На основе расчетных и опытных данных определяют соотношение й~',~, при котором параметры продуктов газогенерации составляют Т, ЯТ)ам и. Если об(цее соотношение компонентов в двигательной установке равно й, то в соответствии с формулой 124.25) доля топлива, проходящего через газогенератор, составит (м) й )1 1 ),(м)) (ы] о т (1+а У)( ) При этом доля горючего, проходящего через окислительный газогенератор, равна с„=й /й '*,. (ы) В двигателе с дожиганием отсутствуют потери удельного импульса, обусловленные подачей компонентов в камеру сгорания, если не учитывать потерь, связанных с созданием давления наддува в баках, необходимого для обеспечения потребного р .н.
Достижимый уровень давления рд зависит от работоспособности генераторного газа, его температуры и от параметров двигателя. Принципы расчета максимально достижимого давления рассмотрены в работе 1281 24.5. ПАРАМЕТРЫ РАБОЧЕГО ТЕЛА В ОДНОКОМПОНЕНТНОМ ЖИДКОСТНОМ ГАЗОГЕНЕРАТОРЕ В однокомпонентных жидкостных газогенераторах используют топлива, способные к экзотермическим реакциям разложения. Этн реакции протекают в результате теплового воздействия на топливо или в присутствии катализатора. При термическом разложении топлива необходимый начальный импульс теплового воздействия осуществляют от внешнего источника.
Дальнейшее протекание процесса в газогенераторе происходит за счет тепла химических реакций разложения топлива, Широкое распространение кзк топливо для газогенераторов получила перекись водорода различной концентрации, которая может быть либо компононтом основного топлива, либо предназначена специально для получения генераторного газа. В качестве катализатора для разложения перекиси водорода примеиягот в основном твердые катализаторы. Последние представляют собой катализирующие сетки или гранулированное пористое вещество, в порах которого осажден пермангзнат калия КМпОа илн нзврия ХампОо Непосредственно каталитическое воздействие на перекись водорода оказывает ие сам пермангзнат, а перекись марганца МпОз.
При 100%чипа концентрации НзО, н перманганата патрик реакпия образования МпО, происходит так: 2Намп04 + ЗНзОз-ь 2НаОН + 2МпОт+ 2Нт) + 30з. Прн выделении активной перекиси марганца МпО, протекает вторая реакция — собственно разложение перекиси водорода: 2НзОт -~- 2НзО + Оз. Выделяющееся в этой реакции тепло позволяет попарить вс1о образовавшуюся воду, а также нагреть парогазовую смесь, состоящую нз паров воды и кислорода.
Прн использовании твердого катализатора вьц(елившаяся в первичной реакции перекись марганца сохраняется иа поверхности пакета катализатора. Количество и активность МпОз достаточны для разложения перекиси водорода, непре- 32й рывно омывающей поверкность пакета. Газогенераторы с твердым катализатором получили болыпее распространение. Прн разложении перекиси водорода диссоциация практически отсутствует и парогаа состоит из паров воды и кислорода. Относительное содержание (а массовых долях) воды и кислорода в продуктах разложения перекисе водорода полностью определяется ее концентрацией сн о,.' рн о 0н,о = (! — сн,о.) + сн,о.! Рн,о, (24.
27) ро, рн о Температуру парогаза можно определить иэ уравнения энергии зн,о,= Кн,о(н,о+ко,(ом (24. 28) где хн,о и (о,— энтальпии воды и кислорода при температуре парогаза; гн,о, — энтальпия перекиси водорода заданной концентрации при температуре подачи. 000 л 400 ! ". 000 сс 200 00 0,0, 00 Сло г г 6 лиг. те. г 00с„р 0,7 Щ дчс гд г Рес.
а4.Ь Состав к неаектаераае месса азмдтктзв разлеженай Иараааен Веявреда разаач- веа кекаеетраакн Ркс. м.з. эееаскассгк г а яг аревткне разлевгеваа аерекнса аелерева ет кеаиевтраака ее арк асаеаааеаеааа гаерлоге ккпипматера Подробные результаты расчетов параметров продуктов разложения перекиси водорода различной концентрации приведены в шестом н девятом томах сиравочзнка (79). В качесгзе примера расчетов на рис. 24. 1 показаны массовые (0) и объемныс (г) доли Нео в парогазовой смеси, а также значения средней молекулярной массы парогаза прн разложении перекиси водорода различной концентрации в присутствии твердого катализатора.
Как видно, чем выше концентрация НаОз, тем меныпе доля НзО и, следовательно, тем больше доля кислорода в парогазе. Так как рое > рн,о, средняя молекулярная масса парогаза увеличивается с ростом си о,. Температура парогаза зависит от концентрации перекиси водоРода и должна быть максимальной при сн,о,=(. На рис. 24.2 показано изменение теоретической температуры парогазовой смеси в зависимости от концентрации перекиси водоРода при использовании твердого катализатора.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
