diplom (708208), страница 2

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 2)

По физической и химической стойкости в течение длительного времени различают топлива длительного хранения или стабильные, и топлива кратковременного хранения. Компоненты стабильных топлив имеют при максимальной температуре в условиях эксплуата­ции или хранения давление насыщенного пара ниже допустимого по условиям прочности баков, обладают стабильностью физико-хими­ческих свойств в течение заданного времени и допускают хранение в баках ракеты или других емкостях при эксплуатационных темпера­турах и давлениях без существенных потерь.

Задание.

Однокамерный ЖРД

Начальная масса m₀ = 13 000 кг

Конечная масса m₁= 1 300 кг

Тяговооруженность b₀ = 1,1

Давление в КС p_oc = 8,8 МПа

Геометрическая степень расширения сопла = 600

=

Топливо:

О₂+ ……. Стабильное горючее (НДМГ).

3. Расчет размеров камеры и действительных параметров двигателя.

Расчет геометрии камеры ЖРД

ТОПЛИВО: О_2ж+ НДМГ

Тяга камеры 140.000 кН

Давление на входе в сопло 8.80000 МПа

Удельный импульс 3518.0514 м/с

Расходный комплекс 1729.9965 м/с

Массовые расходы:

окислителя 25.739801 кг/с

горючего 14.291759 кг/с

Параметры камеры сгорания:

а) Общие:

Коэффициент камеры сгорания 0.9800000

Относительная расходонапряженность 1.0000000 с/м

Время пребывания 0.002000 с

Относительная площадь поперечного сечения 5.7803584

Радиус 0.1273693 м

Длина 0.2004792 м

Объем 0.0049648 м3

Радиус скругления R1 0.1018954 м

Радиус скругления R2 0.0794655 м

б) В ядре потока:

Коэффициент избытка окислителя 0.9500000

Идеальный удельный импульс 3678.0345 м/с

Идеальный расходный комплекс 1772.2600 м/с

Идеальная температура 3863.0800 К

Молекулярная масса 25.337700 г/моль

Массовые расходы:

окислителя 23.841951 кг/с

горючего 11.752583 кг/с

в) В пристеночном слое:

Коэффициент избытка окислителя 0.15000000

Относительная доля горючего 0.2000000

Идеальный удельный импульс 2782.8400 м/с

Идеальный расходный комплекс 1400.1200 м/с

Массовые расходы:

окислителя 1.6978500 кг/с

горючего 2.8391759 кг/с

Параметры сопла:

• Коэффициент сопла 0.9800000

• Показатель изоэнтропы расширения на срезе 1.1230300

• Геометрическая степень расширения 48.611800

Радиус скругления R3 0.0264885 м

Радиус минимального сечения 0.0529770 м

Половина угла раствора конического участка

сужающейся части сопла 7.0000000 рад

Коэффициенты потерь удельного импульса на

трение 0.0198067

рассеяние 0.0082720

Таблица 1

Координаты точек сопряжения контура сужающейся части сопла

-----------------------------

Точка¦ X [мм] ¦ Y [мм] ¦

----+------------+------------+

A ¦ 232.178 ¦ 127.369 ¦

B ¦ 299.122 ¦ 102.293 ¦

C ¦ 333.271 ¦ 72.533 ¦

D ¦ 385.479 ¦ 52.977 ¦

Таблица 2

Координаты контура расширяющейся части сопла

-------------------------------------------+

NN ¦ X [мм] ¦ Y [мм] ¦ Бета [рад] ¦

----+------------+------------+------------¦

1 ¦ 385.479 ¦ 52.977 ¦ 0.000000 ¦

2 ¦ 400.803 ¦ 57.860 ¦ 0.616910 ¦

3 ¦ 450.446 ¦ 90.763 ¦ 0.555199 ¦

4 ¦ 500.089 ¦ 119.762 ¦ 0.503345 ¦

5 ¦ 549.731 ¦ 145.652 ¦ 0.459031 ¦

6 ¦ 599.374 ¦ 168.990 ¦ 0.420636 ¦

7 ¦ 649.017 ¦ 190.183 ¦ 0.386983 ¦

8 ¦ 698.659 ¦ 209.542 ¦ 0.357195 ¦

9 ¦ 748.302 ¦ 227.308 ¦ 0.330604 ¦

10 ¦ 797.945 ¦ 243.674 ¦ 0.306690 ¦

11 ¦ 847.587 ¦ 258.797 ¦ 0.285045 ¦

12 ¦ 897.230 ¦ 272.807 ¦ 0.265340 ¦

13 ¦ 946.873 ¦ 285.811 ¦ 0.247308 ¦

14 ¦ 996.515 ¦ 297.902 ¦ 0.230731 ¦

15 ¦ 1046.158 ¦ 309.159 ¦ 0.215427 ¦

16 ¦ 1095.800 ¦ 319.649 ¦ 0.201247 ¦

17 ¦ 1145.443 ¦ 329.432 ¦ 0.188061 ¦

18 ¦ 1195.086 ¦ 338.560 ¦ 0.175761 ¦

19 ¦ 1244.728 ¦ 347.079 ¦ 0.164255 ¦

20 ¦ 1294.371 ¦ 355.030 ¦ 0.153462 ¦

21 ¦ 1344.014 ¦ 362.448 ¦ 0.143314 ¦

22 ¦ 1393.656 ¦ 369.367 ¦ 0.133749 ¦

-------------------------------------------+

1. Расчет охлаждения камеры двигателя.

Охлаждение камеры, работающего на компонентах: жидкий кислород + НДМГ выполняется согласно пособия для курсового и дипломного проектирования ЖРД [ ].

Охлаждение осуществляется проточным горючим (НДМГ) , далее охладителем. .

Диаметр минимального сечения равен 106 мм, диаметр выходного сечения сопла 697 мм. Давление заторможенного потока в КС Рос=8,8 МПа. Коэф-т избытка окислителя в пристеночном слое ядре потока . Задаемся температурой охладителя на входе в тракт Т_вх.охл.=300 К.

Выбираем в качестве материала стенки сплав БрХ08 и задаемся распределением температуры стенки по длине камеры. Распределение по длине выбираем линейное. В сверхзуковом сопле распределение температуры задаем двумя линейными зависимостями. Значения Т_ст.г. равны: в минимальном сечении 680 К, на срезе сопла 450 К, В камере сгорания 580 К.

В ыбираем 7 расчетных сечений по тракту. Массовый расход охладителя выбираем на первом участке; на остальных участках все горючее проходит через охлаждающий тракт.

Для удобства полученные значения занесены

в таблицу 6.1.

Выбор геометрии охлаждающего тракта.

На всем протяжении камеры проходят фрезеровки.

а = 1,33 мм., - ширина канала,

б = 0,5-2 мм., - ширина ребра,

δ_охл = 2-4 мм., - высота ребра,

δ_ст =0,5-3 мм., - толщина стенки.

7. Расчет смесеобразования.

Компоненты топлива:

• Жидкий кислород;

• Подогретый НДМГ.

Смесеобразование в камере сгорания осуществляется двухкомпонентными форсунками и центробежными жидкостными форсунками горючего для охлаждения паяного шва и огневого днища. Применение двухкомпонентных форсунок обеспечивает смешение компонентов в одной фазе вблизи плоскости форсунок в КС, что приводит к более интенсивному протеканию процессов горения и уменьшению объема КС. Кроме того пропускная способность головки с двухкомпонентными форсунками существенно выше. Правда при интенсивном протекании процессов сгорания вблизи форсунок огневое днище головки и особенно узлы пайки форсунок в днищах будут работать при повышенных температурах, поэтому часто приходится организовывать вокруг каждой форсунки жидкостную завесу. Однако улучшения смесеобразования за счет двухкомпонентных форсунок дает более существенный выигрыш в повышение надежности работы всей КС.

Определение количества форсунок на головке камеры.

Расчеты проведены согласно указаниям источников [], [].

Расположение форсунок на головке  концентрическое, шаг а между центрами для двухкомпонентных форсунок может быть в пределах а = 18…50 мм: а = 24 мм. Для нормального закрепления форсунки на днище вблизи стенки камеры необходимо, чтобы между стенкой камеры и центром корпуса форсунки было расстояние, равное 5…10 мм.

Если эффективную площадь головки, занятую форсунками, поделить на площадь, занятую одной форсункой на головке, то получим количество форсунок, уместившихся на головке:

,

Эффективная площадь головки F_к.эф.=πR²_к.эф.

R_к.эф = R_ка/2 = 127  24/2 = 115 мм,

R_к  радиус камеры сгорания, а  шаг между форсунками.

Для концентрического расположения форсунок найдем количество окружностей, умещающихся на поверхности головки. Примем расстояние между окружностей равным шагу между форсунками, а на окружностях форсунки расположены на расстоянии шага, измеренного по хорде окружности.

Количество окружностей

;

Очевидно, на первой окружности число форсунок будет

На второй окружности число форсунок

На третьей окружности

На четвертой окружности

Общее число форсунок с центральной составит

n = n₁ + n₂ + n₃ = 1+6 + 12 + 18 +24 = 61.

Шаг между форсунками по мере удаления от центра чуть-чуть возрастает.

Создание пристеночного слоя в камере.

Для обеспечения надежного охлаждения горячих стенок камеры необходимо создать вблизи стенок слой продуктов сгорания с пониженной температурой. Это достигается постановкой дополнительный струйных форсунок горючего по периферии головки. При этом в пристеночном слое создается местное соотношение компонентов меньше, чем расчетное в ядре.

Необходимо обеспечить пристеночный слой наименьшим количеством топлива, чтобы доля удельного импульса в пристеночном слое, как неоптимального, была минимальной в общем удельном импульсе камеры.

Для более равномерного распределения компонентов в пристеночном слое необходимо ставить увеличенное число форсунок. При этом пристеночный слой получается устойчивым по длине камеры и сохраняется газовая завеса с пониженной температурой по всей длине камеры.

Однокомпонентная центробежная форсунка предназначена для охлаждения паяного шва и его расход от основного горючего составит 20%. (2,8 кг/сек) Количество форсунок - 30. Плотность НДМГ= 786 .

Характеристики

Список файлов реферата