Тепловий розрахунок двигуна внутрішнього згоряння

Размещено на http://www.allbest.ru//

Размещено на http://www.allbest.ru//

1.ТЕРМОГАЗОДИНАМІЧНИЙ РОЗРАХУНОК КАМЕРИ

Термогазодинамічний розрахунок камери проводимо з метою визначення складу й температури продуктів згоряння (ПЗ), питомого імпульсу, секундної масової витрати палива, площ критичного перерізу та зрізу сопла.

Обираємо розрахунок за «базовим» двигуном. Базовим для даного двигуна є такий, що працює на такому ж паливі, з таким же коефіцієнтом надлишку окиснювача та має значення тиску в камері згоряння (КЗ) і ступеня розширення ПЗ у соплі близькі до заданих для проектування.

Вихідні дані:

- паливо: окиснювач - О2, пальне - НДМГ;

- коефіцієнт надлишку окиснювача = 0.85;

- абсолютна тяга на рівні моря PП=25000 кН;

- тиск у камері згоряння рк=90 105 Па;

- тиск на зрізі сопла ра=0.2 105 Па;

- коефіцієнти втрат:

- у камері згоряння цв= 0.97;

- у соплі цс= 0.97;

- температури от= 0.95;

- швидкості витікання цw= 0.98.

З довідника обираємо параметри «базового» двигуна. Боираємо том, що відповідає заданій компонентні парі (О2+НДМГ).

Визначаємо розрахунковий ступінь розширення сопла:

Обираємо таблицю, яка відповідає заданому значенню б та з опорним значенням тиску вкамері згорання Па, яке найближче до заданого Па.

У вибраній таблиці відшукуємо «опорне» значення ступеня розширення , яке найближче до заданого е=500.

Визначаємо з таблиці опорні значення параметрів у КЗ, критичному перерізі та на зрізі сопла та екстра полярні коефіцієнти:

Коефіцієнт співвідношення компонентів .

Порядок розрахунку:

Теоретичне значення витратного комплексу.

Дійсне значення витратного комплексу.

Теоретичне значення питомого імпульсу.

Дійсне значення питомого імпульсу.

Теоретична температура ПЗ у камері згоряння.

Дійсна температура ПЗ у камері згоряння.

Питома площа критичного перерізу.

Відносна теоретична площа зрізу сопла

Результати розрахунків 1-8 занесені до таблиці 1.1.

Таблиця 1.1

Знаходимо середній теоретичний показник процесу розширення ПЗ у камері за графіком (рис. 1.1).

Середня молярна маса ПЗ у камері згоряння

Газова стала ПЗ у камері згоряння

Теоретична швидкість витікання ПЗ на зрізі сопла

Дійсна швидкість витікання ПЗ на зрізі сопла

Результати розрахунків 10-13 занесені до таблиці 1.2.

Таблиця 1.2

Графічно знаходимо дійсний показник процесу розширення.

Визначаємо швидкості витікання ПЗ Wa для кількох значень показника процесу n:

n 1.162 1.163 1.164 1.165 1.166 1.167 1.168 1.169 1.17

Wa 3304 3301 3298 3294 3291 3288 3285 3282 3279

Будуємо графічну залежність Wa=f(n) (рис. 1.2).

Рис. 1.2. Графік залежності Wa=f(n)

За визначеним дійсним значенням Wa (пункт 13) знаходимо дійсне значення показника процесу n=1,17.

Дійсна відносна площа зрізу сопла;

Питома площа зрізу сопла;

Дійсне значення питомого імпульсу в наземних умовах;

Сумарна витрата компонентів палива;

Площа критичного перерізу камери;

Критичний діаметр камери;

Площа зрізу сопла;

Діаметр зрізу сопла;

Масові витрати компонентів;

Дійсні параметри потоку в критичному перерізі.

Результати розрахунків 15-24 занесені до таблиці 1.3.

Таблиця 1.3

2.РОЗРАХУНОК І ПОБУДОВА ГАЗОДИНАМІЧНОГО ПРОФІЛЮ КАМЕРИ

Вихідні дані:

- площа критичного перерізу

- діаметр критичного перерізу dкр=0,219 м;

Визначаємо об'єм камери згоряння за зведеною довжиною .

.

Величину Lзв визначаємо за емпіричною формулою.

Умовна довжина камери згоряння

Площа поперечного перерізу камери згоряння

Діаметр камери згоряння

Профілювання вхідної частини сопла виконуємо двома сполученими радіусами R1 та R2. R1 - від критичного перерізу, R2 - від циліндричнї частини камери.

Довжина вхідної частини сопла

Координати точки сполучення дуг з радіусами R1 та R2

Обєм вхідної частини сопла

Довжина циліндричної частини камери згоряння

Результати розрахунків 1-9 занесені до таблиці 2.1.

Таблиця 2.1

Будуємо профіль камери згоряння за визначеними вище розмірами.

Для профілювання сопла проводимо розрахунок координат профілю. Послідовно розраховуємо профіль закритичної частини камери з використанням параметрів «базового» двигуна.

Кут кону тості на зрізі сопла обираємо за двигуном-прототипом.

Вихідні дані:

- показник ізоентропи розширення n =1.17;

- відносний діаметр зрізу сопла 6.46034;

- кут конусності на зрізі сопла .

Параметри «базового» сопла визначаємо за табл. 10.3-10.6 (Методичні вказівки).

Обираємо таблицю зі значенням показника процесу найближчого до

заданого (n=1.15). Обираємо стовпчик, що відповідає заданому , знаходимо зведену довжину і кут на вході за відомим значенням відносного діаметра на зрізі сопла . Задане значення відсутнє, тому проводимо лінійну інтерполяцію між сусідніми значеннями . Для кожного значення та знаходимо значення та . Дані занесені до таблиці:

Розраховуємо та .

Знаходимо значення і комплекс .

Результати розрахунків 1-2 занесені то таблиці 2.2.

Таблиця 2.2

У діапазоні від до задаємо кілька значинь кута нахилу дотичної до контуру сопла , координати контуру сопла визначаємо за формулами:

; ,

де ; ;

; .

Результати розрахунків занесені до таблиці 2.3.

Таблиця 2.3

Координати профілю сопла

За визначеними розмірами камри згоряння та сопла будуємо профіль камери. На вході до закритичної частини сопла виконуємо округлення радіусом r = (0.1-0.2) dкр для забезпечення невідривної течії газу.

Розраховуємо координати спряження дуги радіуса r з профілем сопла.

Результати розрахунків занесені до таблиці 2.4.

Таблиця 2.4.

3.РОЗРАХУНОК І ПОБУДОВА ХАРАКТЕРИСТИК КАМЕРИ

Характеристиками камери РРД називають залежності тяги Р та питомого імпульсу Іпит від тих чи інших параметрів, що змінюються в процесі роботи двигуна.

У дійсності суттєвий вплив на Р та Іпит мають тільки та pН, оскільки в процесі роботи двигуна ці параметри можуть змінюватися в широкому діапазоні. Тому розрізняють дросельну і висотну характеристики камери.

Вихідні дані:

- тяга камери у пкстоті РП=25 кН;

- тиск у камері згоряння рк =90105 Па;

- тиск на зрізі сопла ра =0,2105 Па;

- питомий імпульс на землі =3237 м/с;

- питомий імпульс у пустоті =3404 м/с;

- площа критичного перерізу сопла Fкр =0,00147 м2;

- площа зрізу сопла Fa=0,614 м2;

- показник процесу розширення газів n=1,17;

- секундна масова витрата палива 7,34 кг/с;

- тиск зовнішнього середовища рн = 105 Па.

Визначаємо тягу камери в наземних умовах

Визначаємо число Маха на зрізі сопла за відсутності стрибка ущільнення

Результати розрахунків занесені до таблиці 3.1.

термогазодинамічний камера згоряння сопло

Таблиця 3.1

Розрахунок і побудова дросельної характеристики

Дросельною (витратною) характеристикою камери двигуна називають залежність тяги та питомого імпульсу від секундної масової витрати палива або тиску в КЗ pк за сталих значень коефіцієнта співвідношення компонентів km та тиску зовнішнього середовища рн. \\

Размещено на Allbest.ru