|
Определение основных параметров ЖРТ и его продуктов сгорания
3.1. Определение основных параметров жидкого ракетного топлива
По заданным значениям давления рабочего тела в камере двигателя рк = 25×106 Па и коэффициента избытка окислителя αок = 0,6 для компонентов топлива О2,ж+ Н2,ж из таблицы находятся следующие значения:
• коэффициент соотношения компонентов топлива K1 = 4,762;
• плотность ЖРТ = 0,3147 г/см3.
3.2. Определение основных параметров продуктов сгорания ЖРТ
Значения основных параметров продуктов сгорания находятся по таблицам справочника для трех сечений тракта камеры двигателя: на входе в сопло (индекс «с»), в его критическом сечении (индекс «*») и в выходном сечении («а»).
Найденные значения приведены в таблице 1.
Таблица 1
Параметр
| Сечение «с»
| Сечение «*»
| Сечение «а»
| ε
| 1,000
| 1,761
| 2500,0
| р, кПа
|
|
|
| Т, К
|
|
| 692,4
| μ, кг/(кмоль)
| 11,48
| 11,53
| 11,62
| а, м/с; М
|
| 1,000
| 5,180
| n
| -
| 1,174
| 1,236
| W, м/с
| -
| 1802,0
| 4458,0
| β, ,
| -
| 2342,0
| 4587,5
|
| -
| 1,000
| 100,1
| Cpf, Дж/( )
| 4,298
| 4,233
| 3,035
| Cp, Дж/( )
| 6,104
| 5,507
| 3,035
|
| 0,8763
| 0,8303
| 0,2769
|
| 0,6621
| 0,6273
| 0,1614
|
| 1,000
| 0,9131
| 0,1614
| χ
| 1,179
| 1,183
| 1,307
| αр·Т
| 1,133
| 1,088
| 1,000
| βт·р
| 0,007
| 0,004
| 1,000
|
Расчет параметров камеры двигателя с учетом энергетических потерь
4.1. Определение коэффициентов потерь
При расчете параметров камеры потери учитываются с помощью системы импульсных коэффициентов.
- потери, обусловленные некачественной организацией процессов, протекающих в камере сгорания двигателя (смешение, испарение, горение);
- потери на трение;
- потери на рассеивание, где β4 принимаем 75˚;
- потери в сопловом блоке;
- общее значение потерь в камере двигателя.
4.2. Расчет действительных значений параметров камеры двигателя
4.2.1. Удельный импульс тяги
pн=0
4.2.2. Расход топлива через камеру двигателя
P / = =364,97
4.2.3. Диаметр и площадь выходного сечения сопла
=2,284м
4.2.4. Диаметр и площадь критического сечения сопла
=0,228м
4.3. Расчёт площади и диаметра смесительной головки камеры
Основными параметрами смесительной головки камеры являются:
- площадь поперечного сечения смесительной головки камеры – Fk;
- относительная площадь сечения смесительной головки – ;
- расходонапряжённость смесительной головки – ;
- относительная расходонапряжённость смесительной головки –
а) минимально возможное значение относительной площади поперечного сечения камеры
Значение Fk лежит в допустимом диапазоне изменения указанной величины, Fk =2…8
б) относительная расходонапряжённость смесительной головки
в) Площадь и диаметр камеры
=0,330м
г) Длина смесительной головки камеры
=0,165м
4.4 Определение объёма камеры сгорания двигателя
Vk = Vц + Vc - объём камеры
Vц - объём цилиндрической части камеры
Vc - объём сужающейся части камеры
Объём камеры сгорания двигателя рассчитывается по уравнению:
Vk = Lпр · F*
а) выбор значения приведённой длины камеры - Lпр
Прототипом проектируемого двигателя является ЖРД с дожиганием, поэтому приведённая длина камеры Lпр =1,25м
б) объём камеры сгорания
Vk = Lпр · F*= 1,25 · 0,0409 = 0,0511 м3
в) время пребывания топлива в камере – τ
=0,0015c ,
где R, Tk, pk, - параметры продуктов сгорания топлива в камере.
Значение τ лежит в допустимом диапазоне изменения указанной величины, τ = (0,0015…0,0030)с.
Профилирование сопла
5.1. Профилирование сужающейся части сопла
Уравнение параболы для сужающейся части сопла
L = Ac ·
Исходными данными для определения Ас и nс являются:
- радиус критического сечения сопла – = 0,114 м;
- радиус цилиндрической части камеры – = 0,165 м;
- угол касательной в месте соединения параболы с расширяющейся частью сопла – β2 = 600;
- угол касательной в месте соединения параболы с цилиндрической частью камеры – β1 = 850;
tgβ1 = 11,43;
tgβ2 = 1,73;
nc = 6,109
Ас = 18564,21
Уравнение параболы для сужающейся части сопла
Li = 18564,21 ·
ri
| 0,114
| 0,124
| 0,134
| 0,144
| 0,154
| 0,165
| Li
| 0,032
| 0,054
| 0,086
| 0,134
| 0,202
| 0,308
|
Длина сужающейся части сопла
Lc = Lk – Lc* = 0,308 –0,032 = 0,276 м
5.2. Протяженность цилиндрической части камеры сгорания
а) Объём сужающейся части сопла
б) Объём цилиндрической части камеры
Vц = Vk – Vc = 0,0511 – 0,0171 = 0,034 м3
в) Протяжность цилиндрической части камеры
5.3 Профилирование расширяющейся части сопла
Исходные данные:
- радиус критического сечения сопла – = 0,114 м;
- радиус среза сопла – = 1,142 м;
- угол касательной в критическом сечении – β3 = 600;
- угол касательной на срезе сопла – β4 = 750;
tgβ3 = 1,73;
tgβ4 = 3,73;
nр = 1,333
Ар = 2,677
Уравнение параболы для сужающейся части сопла
Li = 2,677·
ri
| 0,114
| 0,139
| 0,164
| 0,189
| 0,214
| 0,239
| 0,264
| 0,289
| 1,142
| Li
| 0,148
| 0,193
| 0,240
| 0,290
| 0,343
| 0,397
| 0,453
| 0,512
| 3,197
|
Длина расширяющейся части сопла
Lр = Lа – Lр* = 3,197 –0,148 = 3,048 м
5.4. Построение газодинамического профиля камеры ЖРД
Газодинамический профиль камеры ЖРД строится на основании ранее рассчитанных основных линейных размеров и принятых значений углов β, определяющих параметры сопла.
На изображении газодинамического профиля указываются конкретные размеры, полученные в результате расчетов.
Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту:
©2015 - 2024 stydopedia.ru Все материалы защищены законодательством РФ.
|