Расчет форсунки горючего пристеночного слоя

       Определяем по графику, рис.2. геометрическую характеристику А, коэффициент расхода μ и коэффициент живого сечения форсунки φ

А_ок = 4,3, μ_ок = 0,16, φ_ок = 0,38

Площадь проходного сечения сопла форсунки горючего

       Диаметр и радиус сопла форсунки горючего

       Полученное расчетное значение d_с = 4,03∙10^-3 м сравниваем с известными рекомендациями d_с = (0,5…2,5) ∙10^-3 м. d_с = (0,5…2,5) ∙10^-3 м < d_с = 4,03∙10^-3 м.

       Расчетный диаметр сопла превышает 2,5∙10^-3 м, это означает, что форсунку закрытого типа для проектируемой КС применить невозможно. Выбираем форсунку открытого типа и продолжаем расчет. Из конструктивных и технологических соображений принимаем d_с = 4 ∙ 10^-3 м, тогда r_с = 2 ∙ 10^-3 м.

       Принимаем число входных отверстий i = 2…6 = 5, диаметр входа в форсунку

d_вх = (0,5…2,5) ∙ 10^-3 м = 0,8 ∙ 10^-3 м, толщину стенок h = 1,5 ∙ 10^-3 м.

       Из прочерчивания (рис.4) определяем радиус плеча закрутки R_вх = 1,6 ∙ 10^-3 м, длина входа в форсунку l_вх = 1,9 ∙ 10^-3 м.

Рис.10. Поперечное сечение периферийной форсунки горючего М 8:1

 

       Проверяем соотношение l_вх/ d_вх = 1,5…3, получено l_вх/ d_вх = (1,9 ∙ 10^-3)/(0,8 ∙ 10^-3) = 1,9 – соотношение выполняется.

       Определяем эквивалентную геометрическую характеристику форсунки с учетом вязкости

где: λ - коэффициент трения жидкости о стенку

где Re_ок – число Рейнольдса

       В начале расчета принималось А_ок =4,3, находим относительную разность между значениями геометрической характеристики:

Полученное отклонение лежит в допускаемых пределах (5%), следовательно, перерасчета форсунки не требуется, т.к. влияние вязкости жидкости на работу форсунки незначительно.

 

Принимаем полученные параметры

Угол конуса распыла                                             2α = 100^о;

Коэффициент живого сечения форсунки             φ = 0,38;

Коэффициент расхода форсунки                          μ = 0,16;

Диаметр сопла форсунки                                       d_с = 4 ∙ 10^-3м;

Число входных отверстий                                       i = 5;

Диаметр входа в форсунку                                     d_вх = 0,8 ∙10^-3 м;

Толщина стенки форсунки                                     h_ст = 1,5 ∙10^-3 м.
      
По полученным параметрам строим в масштабе периферийную форсунку горючего (рис.11)

Рис.11. Схема периферийных форсунок М 4:1

Расчет массы двигательной установки

Цель работы
Определение массы двигательной установки.

                                                          Общие сведения

Масса двигательной установки может составлять 0,2 - 0,45 конечной массы i – той ступени ракеты. Она равна сумме масс отдельных агрегатов и узлов ДУ. Массы этих агрегатов выражают в виде функций режимных параметров двигателя. Таким образом, чтобы определить массу всей ДУ, необходимо рассчитать массу отдельных частей двигательной установки.

       Масса двигателя определяется суммой масс следующих агрегатов и узлов:

· - массы камеры сгорания

· - массы турбонасосного агрегата

· - массы газогенератора

· - массы агрегатов автоматики

· - массы трубопроводов

· - массы рамы

· - массы деталей общей сборки.

 

Исходные данные

Тяга двигательной установки                                   Р_ду = 260 кН;

Расход топлива двигательной установки            кг/с;

Число камер сгорания                                                 z = 1;

Давление в камере сгорания                                       р_к = 6 МПа;

Давление на срезе сопла                                               р_а = 0,015 МПа;

Диаметр критического сечения сопла                        d_кр = 0,169 м;

Площадь критического сечения сопла                       F_кр = 0,022 м²;

Диаметр камеры сгорания                                             d_к = 0,292 м;

Площадь поперечного сечения камеры сгорания      F_к = 0,067 м²;

Топливо                                                                           (27%АТ+73%АК)+Тонка250;

Удельный импульс тяги                                  J_уд = 2745 м/с;

 Плотность окислителя                                     кг/м³;

 Плотность горючего                                         кг/м³;

 Соотношение компонентов топлива                 k _m = 2,14;

Показатель адиабаты                                       k = 1,13;

Давление насыщенных паров окислителя     р_s.ок = 0,573 МПа. 

 

Расчет