Расчёт охлаждения
Страница 1

При проектировании системы охлаждения ЖРД сначала определяют конструкцию охлаждающего тракта, способ охлаждения и основные размеры охлаждающего тракта, а затем расчётным путём проверяют, обеспечивается ли при этом охлаждение стенок двигателя. Проверочный расчёт охлаждения двигателя разбит на несколько этапов.

На первом этапе камера сгорания и сопло по длине разбивается на несколько участков и для каждого участка определяются его геометрические формы.

Далее ориентировочно задаются значения газовой стенки по длине канала и определяются значения конвективной составляющей по формулам (формулы приведены для цилиндрической нескоростной камеры):

где: – действительные значения температуры и газовой постоянной в камере, – газовая постоянная недиссоциированных продуктов сгорания топлива того же состава, – коэффициент, равный 0,214, – среднее значение в диапазоне температур , – температура стенки камеры со стороны горячих газов, – толщина стенки, – диаметр критического сечения, – температура торможения ядра потока, – эффективная температура торможения в ядре потока (по В. М. Иевлеву), – полная удельная энтальпия (кДж/кг), – (расстояние от эффективного фронта пламени) принимается равным , – угол наклона участка, – значение в камере, – коэффициент вязкости газа при эффективной температуре торможения потока, – давление торможения в ядре потока.

На втором этапе определяются лучистые тепловые потоки. Так как продуктами сгорания являются только двухатомарные газы, то доля лучистых потоков будет не велика.

После этого можно определить суммарный тепловой поток к стенке канала:

На следующем этапе проверяется достаточность расхода охладителя для снятия поступающего к стенкам тепла. Для этого используется уравнение теплового баланса:

где: – площадь поверхности стенки i-того участка, – средняя теплоёмкость жидкости, определённая при температуре .

Отсюда можно найти температуру жидкости на выходе из тракта. Так же, при помощи уравнения теплового баланса находятся температуры охладителя на каждом участке.

На четвёртом этапе находятся коэффициенты теплоотдачи от стенки к жидкости на каждом участке с учётом формы и типа охлаждающего тракта, по методике, изложенной в [3].

Далее определяется температура «жидкостной» стенки и «газовой» стенки по формулам:

После этого полученные значения «газовой» стенки сравниваются с предварительно заданными на первом этапе. Если расхождение составляет более 5%, то расчёт производят заново, приняв предварительные значения «газовой» стенки равными промежуточным значениям, более приближенным к значениям, полученным на четвёртом этапе предыдущего расчёта.

В данной работе расчёт был произведён с использованием программного пакета MathCad. По результатам расчёта температура охладителя на выходе составила 153,7º К, что свидетельствует о том, что применять выбранную схему охлаждения нельзя. Для двигателей, охлаждаемых при помощи жидкого водорода в [3] рекомендуется использовать схему с подкипанием компонента в охлаждающем тракте, но необходимо так же провести исследования эффективности других методов теплозащиты (создание жидкостной плёнки).

Профилирование докритической части канала производилось по методу двух дуг, закритической – по методу параболы.

Страницы: 1 2

Интересные публикации:

Технические жидкости для автомобилей
Двигатель внутреннего сгорания необходимо охлаждать для обеспечения нормального теплового режима работы его узлов и деталей. Наиболее распространены системы охлаждения с принудительной циркуляцией жидкости. В процессе работы она может нагреваться до 100°C и иногда выше, а на стоянке осты ...

Техническое обслуживание и ремонт стартера автомобиля ВАЗ-2106
Под надежностью автомобиля следует понимать его свойства сохранять эксплуатационное – технические качества и безотказно выполнять свои функции при эксплуатации на протяжении установленного заводом – изготовителем (или нормативного) пробега. Надежность – это комплексное свойство автом ...

Разработка программы ТО на базе стандарта MSG-3 для самолетов Boeing-737-500, эксплуатируемых в авиакомпании ФГУП ГТК "Россия"
Система технического обслуживания и ремонта (ТОиР) воздушных судов (ВС) гражданской авиации (ГА) определяет эффективность их использования и затраты на техническую эксплуатацию ВС. Стоимость ТОиР для каждого экземпляра современных типов ВС, включая запчасти и оборудование, за весь срок э ...