Coeficientul de pierdere în motorul cu rachete de lichid
Pentru a evalua calitatea proceselor din motorul cu rachete cu lichid, pot fi utilizate diferite sisteme de coeficienți.
Coeficienți energetici (eficiență). Coeficienții evaluează perfecțiunea transformării energiei inițiale în muncă utilă. Perfecțiunea proceselor de combustie în camerele de combustie tip rachetă utilizate pe scară largă în diverse tehnologii este estimată prin eficiența internă. aparat de fotografiat. Acest coeficient estimează valoarea temperaturii reale a gazului în camera de combustie.
Coeficienți de impuls. Coeficienți care estimează pierderea impulsului specific de împingere din cauza calității slabe a proceselor de conversie a energiei. Cei LRE Coeficienții de impulsuri mai frecvente care estimează nici o pierdere de energie, precum și pierderea de viteza de evacuare sau de impuls specific, deoarece motorul este o caracteristică importantă a forței sale la bordul aeronavei.
Să arătăm sensul eficienței impulsului. și legătura lor cu energia. Să scriem rata de curgere a lui wa după cum urmează
Folosind notațiile corespunzătoare, scriem
unde ηoi și ηt sunt eficiența internă și termică. respectiv.
Valoarea inițială mai convenabilă, decât căldura de combustie a combustibilului Hu. este viteza teoretică a efluenței. determinată prin calcul termodinamic. Atunci putem scrie
Revenind la impulsul specific de împingere, scriem, folosind și coeficientul de impuls
Prin urmare, relația dintre eficiența energetică este evidentă. și coeficientul de impuls al pierderilor. Pentru a determina impulsul specific real, se utilizează în mod obișnuit valoarea impulsului specific de împingere în vid, care poate fi obținut, ca și viteza de evacuare, prin calcul termodinamic.
Pierderea impulsului specific al tracțiunii este determinată de pierderile din camera de ardere și din duza. Aceste pierderi sunt estimate de coeficientul de pierderi în cameră, respectiv, φk. coeficientul duzei φs. Factorul total de pierdere a impulsurilor este determinat de produsul acestor coeficienți
Astfel, eficiența impulsului sunt legate în mod unic de eficiența energetică corespunzătoare. dar acestea sunt preferabile din motive practice. Ele sunt utilizate pe scară largă în teoria și calculele motoarelor cu rachete.
Estimarea pierderilor în camera de combustie
Rata caracteristică este utilizată pentru a determina coeficientul care caracterizează perfecțiunea proceselor de amestecare și ardere.
unde pkr 0 este presiunea totală (inhibată) din secțiunea critică, μσ este coeficientul de curgere.
Raportul vitezei caracteristice reale în cameră și ideal, calculat la aceleași valori ale raportului dintre componente și presiunea din camera de ardere
Împreună cu viteza caracteristică, complexul de consum este adesea folosit direct. Spre deosebire de viteza caracteristică, complexul de consum este produsul presiunii dintr-o anumită secțiune a camerei de ardere de către zona secțiunii critice, raportată la al doilea consum de combustibil prin camera
Pentru a estima eficiența camerei de ardere, o valoare relativă
Introducerea în formula (7) presiunea totală la nivelul gâtului și debitul este luată în considerare non-idealitate proceselor din camera de ardere, în porțiunea duzei convergent pentru fluxul de produse de combustie. Valorile ideale ale vitezei caracteristice și ale complexului de consum sunt egale una cu cealaltă și sunt determinate de calculul termodinamic.
Valoarea reală a complexului de consum poate fi determinată pur și simplu experimental prin măsurarea presiunii în cameră și a debitului de carburant prin cameră. Conform standardului, presiunea în camera de ardere este măsurată în secțiunea de la capul duzei, unde presiunea statică măsurată este egală cu presiunea totală (pk = pk 0). Pentru a determina valoarea vitezei caracteristice, este necesar să se efectueze calcule suplimentare suplimentare destul de complicate. Expresia factorului de pierdere în camera de ardere este scrisă de Eq.
unde σf = pc 0 / pk este coeficientul total de pierdere de presiune în zona de la capul duzei la intrarea în partea conică a duzei; σc = pkr 0 / pc 0 este coeficientul total de pierdere de presiune de la intrarea duzei la secțiunea critică.
Estimarea pierderilor la rezistența termică a camerei.
Un efect foarte mare asupra parametrilor camerei de ardere este exercitat de raportul dintre zonele camerei de ardere FK și secțiunea critică Fcr. Raportul Fc / Fcr = Fc este numit suprafața fără dimensiuni a camerei. În ecuațiile de împingere și de impuls specific, obținut teoretic, sa presupus că viteza gazelor din cameră este zero, iar presiunea totală a gazelor de-a lungul lungimii camerei este neschimbată. Aceste condiții sunt realizate la valori foarte mari ale zonei fără dimensiuni a camerei. Camera reală de combustie are dimensiuni geometrice finite, iar procesul în care se află este debitul gazului comprimabil într-o țeavă încălzită cilindrică. În aceste condiții, apare o rezistență termică, ceea ce duce la pierderea presiunii totale în camera de ardere și la reducerea împingerii și a impulsului specific.
Pierderile de presiune totala depind de zona fara dimensiuni a camerei. La F k = 1,0 (duză semi-termică), pierderile totale de presiune ating o valoare maximă σf = 0,78 ... 0,82. La alegerea zonei camerei de ardere este necesar să se țină seama de pierderea rezistenței termice. Cu o creștere în zona adimensional pierderilor totale de presiune sunt reduse: când k = 2, F 3 ..., σf = 0,94 ... 0,98, în timp ce pentru F k> 3 totală Coeficientul de recuperare de presiune σf → 1, atunci ele pot fi neglijate.
O limitare semnificativă în alegerea valorilor mici ale F k este complexitatea procesului de formare a amestecului. Deoarece, pe măsură ce F scade, mărimea cheltuielilor de stres r crește: r = # 7745; / Fk. Pentru camerele moderne de ardere, debitul crește odată cu creșterea pk.
Pentru a determina debitul camerei [kg / (c · m 2)], putem lua formula empirica r = (0.8 ... 1.3) · 10-4 pc. În această formulă, presiunea în pascale. Cu suma cheltuielilor, puteți regla sau determina zona camerei de ardere.
Cantitatea pierderilor din cameră este afectată de rata de descărcare a duzei (vezi (10)). Coeficientul de curgere ia în considerare grosimea deplasării stratului de graniță și neomogenitatea câmpului de viteză în secțiunea critică (minimă) a camerei. Componenta principală a coeficientului de curgere pentru diferite forme ale duzei subsonice depinde puțin de indicele izentropic, dar depinde de raza părții de intrare (r2 = R2 / Rcr). La r2 = 1,5 ... 2,0 μs = 0,993 ... 0,998. Scăderea debitului duzei asociată cu grosimea deplasării stratului de frontieră depinde de indicele isentropic, de valoarea lui r2 și de numărul Reynolds. Calculele și experimentele arată că la Re∋> 10 5 ... 10 6 această scădere este 0.001 ... 0.002. Numerele cu număr redus sunt caracteristice pentru motoarele cu turație redusă.
În procesul de cercetare în camerele de ardere si lucreaza experimental motor nou creat pentru a evalua excelenta lor utilizate de viteză, de obicei, intrinsecă, iar în cazul în care serie teste de motor, atunci când designul său a dezvoltat, în scopul de a determina eficiența camerelor de ardere utilizate complexe consumabile.
La proiectarea camerelor de combustie, folosim de obicei date statistice ale valorilor coeficientului de pierdere în camera φk = 0,96 ... 0,99, obținute pe o varietate de motoare cu parametri diferiți și componente combustibile.
Estimarea pierderilor duzei
Pentru a evalua perfecționarea proceselor din duza, precum și contribuția părții sale la crearea tracțiunii, se folosesc indicatori relativi precum complexul de tracțiune și coeficientul de tracțiune.
Complexul de tracțiune KP este raportul dintre tragerea camerei și produsul presiunii din cameră în zona secțiunii critice a duzei
Trimiteți-le prietenilor: