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 р_к = 25×10⁶ Па и коэффициента избытка окислителя α_ок = 0,6 для компонентов топлива О_2,ж+ Н_2,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

p_н=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 – F_k;

- относительная площадь сечения смесительной головки – ;

- расходонапряжённость смесительной головки – ;

- относительная расходонапряжённость смесительной головки –

а) минимально возможное значение относительной площади поперечного сечения камеры

Значение F_k лежит в допустимом диапазоне изменения указанной величины, F_k =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

V_k = V_ц + V_c - объём камеры

V_ц - объём цилиндрической части камеры

V_c - объём сужающейся части камеры

Объём камеры сгорания двигателя рассчитывается по уравнению:

V_k = L_пр · F_*

а) выбор значения приведённой длины камеры - L_пр

Прототипом проектируемого двигателя является ЖРД с дожиганием, поэтому приведённая длина камеры L_пр =1,25м

б) объём камеры сгорания

V_k = L_пр · F_*= 1,25 · 0,0409 = 0,0511 м³

в) время пребывания топлива в камере – τ

=0,0015c ,

где R, T_k, p_k, - 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 = A_c ·

Исходными данными для определения А_с и n_с 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;

n_c = 6,109

А_с = 18564,21

Уравнение параболы для сужающейся части сопла

L_i = 18564,21 ·

Длина сужающейся части сопла

L_c = L_k – L_c* = 0,308 –0,032 = 0,276 м

5.2. Протяженность цилиндрической части камеры сгорания

а) Объём сужающейся части сопла

б) Объём цилиндрической части камеры

V_ц = V_k – V_c = 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;

n_р = 1,333

А_р = 2,677

Уравнение параболы для сужающейся части сопла

L_i = 2,677·

Длина расширяющейся части сопла

L_р = L_а – L_р* = 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: