Главная страница
Навигация по странице:

  • Расчет Определение

  • Определение полной энтальпии

  • Параметры в камере двигателя

  • Построение контура камеры двигателя

  • Построение графиков

  • 6. Расчет охлаждения

    		•

    курсовая. Курсач Зуев Пронин. Молекулярная масса вещества 3 Удельная формула горючего 4


    Скачать 1.14 Mb.
    НазваниеМолекулярная масса вещества 3 Удельная формула горючего 4
    Анкоркурсовая
    Дата26.05.2022
    Размер1.14 Mb.
    Формат файлаdocx
    Имя файлаКурсач Зуев Пронин.docx
    ТипДокументы
    #551262
    страница1 из 2
      1   2

    СОДЕРЖАНИЕ

    Задание 3

    Расчет 3

    1. Определение удельной формулы топлива 3

      1. Молекулярная масса вещества 3

      2. Удельная формула горючего 4

      3. Удельная формула окислителя 4

      4. Массовое стехиометрическое соотношение компонентов 4

      5. Массовое действительное соотношение компонентов 4

    2. Определение полной энтальпии 6

    3. Параметры в камере двигателя 6

      1. Действительный удельный импульс 6

      2. Основные параметры в камере двигателя 9

    4. Построение контура камеры двигателя 11

    5. Построение графиков 12

    Библиографический список 17

    Задание

    Провести термодинамический расчет двигателя со следующими исходными данными:
    Окислитель:

    Горючее:

    Давление в камере: Мпа

    Давление на срезе: Мпа

    Давление наружное: Мпа

    Тяга: кН
    Необходимо выполнить следующие расчеты:

    - рассчитать стехиометрическое соотношение компонентов, удельную формулу и энтальпию топлива;

    - для (расчет на компьютере);

    - для (расчет на компьютере);

    - для состав продуктов сгорания (ПС) в камере сгорания и на срезе, ;

    - параметры камеры двигателя (КД): , размеры и контур КД.

    Основные результаты расчетов, а именно: , удельную формулу топлива,

    представить в пояснительно записке в виде таблицы после начальных данных.

    Построить графические зависимости:

    - состав ПС в камере сгорания (КС) от ;

    - от , с нахождением ;

    - по длине КД (в масштабе и с контуром КД).
    Расчет


    1. Определение удельной формулы топлива


    Расчет удельной формулы топлива начинается с определения удельных формул окислителя и горючего.

    Запишем удельную формулу каждого вещества:

    Горючее керосин - химическая формула:

    Окислитель жидкий кислород – химическая формула:

      1. Молекулярная масса вещества:



    где - атомная масса элемента,

    - индексы элементов из молекулярной формулы.

    Для окислителя:

    Для горючего:

      1. Удельная формула горючего:




    Получаем удельную формулу горючего:



      1. Удельная формула окислителя:



    Получаем удельную формулу окислителя:



      1. Массовое стехиометрическое соотношение компонентов:



      1. Массовое действительное соотношение компонентов:



    где - средний коэффициент избытка окислителя. В данной работе коэффициент избытка окислителя рассчитывается на компьютере.

    Для расчета при помощи компьютера необходимы следующие данные: окислитель, горючее, давление в камере , давление на срезе , давление наружное .

    Для удобства построения графиков принимаем значения от нуля до единицы с шагом 0,1 и проводим расчет по этим . При больших значениях шаг можно увеличить. Полученные результаты, а именно: состав продуктов сгорания и зависимости параметров в КС от коэффициентаизбытка окислителя приводим в виде таблиц (Табл. 2 и3).

    По полученным результатам выбираем значение с наибольшим удельным импульсом. Относительно этого берется несколько значений с малым шагом больше и меньше полученного значения для того, чтобы проверить, обеспечит ли данное максимальный удельный импульс. Значение при наибольшем удельном импульсе примем за коэффициент избытка окислителя в ядре потока αя. В данной работе .

    Для расчета коэффициента избытка окислителя в пристеночном слое необходимо задать температуру в пристеночном слое . В зависимости от выбранного материала и способа охлаждения стенки находится в интервале от 1700 до 2200 К.

    В данной работе К. Рассчитанное значение . Параметры соответствуют значениям параметров в пристеночном слое ( К; ; мкПа).

    Для расчета αср необходимо задать значения , в программе. Исходя из наших значений, получим .

    Для построения графиков зависимостей основных параметров по длине сопла задаемся з относительной площадью в пределах от до

    с определенным шагом и также рассчитывать все параметры для различных сечений потока (Табл. 4 и 5).
    Действительный коэффициент соотношения компонентов:



      1. Расчет удельной формулы топлива.

    Запишем удельную формулу топлива в общем виде:



    Рассчитаем коэффициенты для каждого элемента:







    Удельная формула топлива:



    1. Определение полной энтальпии

    Полная энтальпия топлива находится по энтальпиям компонентов:



    где - полные энтальпии горючего и окислителя соответственно. Энтальпии горючего и окислителя возьмем из справочника.

    кДж/кг

    кДж/кг

    Тогда:

    кДж/кг


    1. Параметры в камере двигателя




      1. Действительный удельный импульс

    Действительный удельный импульс меньше идеального из-за потерь в КС, учитываемых коэффициентом (на неоптимальность по поперечному сечению и на неполноту сгорания), и потерь в сопле, учитываемых коэффициентом сопла (на рассеяние, трение и неравновесность):


    Потери в камере сгорания могут быть представлены как функция снижения от :


    Они приводят к уменьшению как , так и расходного комплекса



    Для данной работы можно принять . Принимаем

    Коэффициент сопла:

    Потери на рассеяние зависят от угла раскрытия сопла на срезе



    где - угол раскрытия сопла на срезе. выбирается в пределах 5…7o и до 13o - для уменьшения длины сопла. Выбираем



    Потери на трение зависят от геометрии сопла, свойств продуктов сгорания в пристеночном слое и от относительной температуры стенки:



    где - выбранная ранее температура ПС в пристеночном слое. - выбирается в зависимости от материала стенки. В нашем случае K.


    Находим угол раскрытия сопла в критическом сечении:



    Где

    По результатам расчета на компьютере при

    тогда



    Средний угол раскрытия сопла:

    º

    Значение примем

    Проверим его следующим расчетом:


    где взяты из таблицы 1 при .



    Найдем и Re:

    м

    где - ранее рассчитанные параметры в пристеночном слое



    где k-показатель адиабаты, который можно определить из формулы:

    Из данных расчетов на компьютере при
    , , ,
    Тогда

    Можно принять рассчитанное на компьютере значение при . Окончательно









    Сравнивая полученное значение с ранее принятым, определяем погрешность:


    Если погрешность то необходимо произвести перерасчет с другим , близким к расчетному. В нашем расчете , значит можно продолжить расчет.

    Действительный удельный импульс

    Для расчета примем , полученное расчетным путем.

    Тогда м/с

      1. Основные параметры в камере двигателя

    Расход топлива:



    Расход горючего:



    Расход окислителя:



    Площадь критического сечения:


    Диаметр критического сечения:

    м

    Диаметр среза сопла:

    м
    Объем камеры сгорания:



    где -приведенная длина камеры сгорания, находится по формуле



    Меньшее значение -для схемы с дожиганием. Примем значение



    Тогда

    Площадь поперечного сечения камеры сгорания:



    где

    Если , то камера сгорания называется изобарной, в противном случае – скоростной. Находим

    – изобарная камера сгорания

    Диаметр камеры сгорания:
    м

    Рассчитаем расходный комплекс:

    Также можно определить с учетом потерь на неоптимальность по поперечному сечению камеры двигателя и на неполноту сгорания :



    - является действительным расходным комплексом.

    Определяем тяговый комплекс




    1. Построение контура камеры двигателя


    Диаметр камеры сгорания, диаметры критического сечения и среза сопла, объем камеры сгорания и углы раскрытия сопла были рассчитаны и выбраны ранее.

    Построение контура начинаем с критического сечения по следующим рекомендациям:

    м

    м

    м

    м

    - угол входа.

    После этого вычисляем длину цилиндрической части камеры сгорания:


    где



    м

    Длина сверхзвуковой части КС:

    м

    В данной работе получается следующий контур (см. рис. 1) (линейные размеры даны в мм):



    Рисунок 1 - Контур камеры двигателя


    1. Построение графиков


    Для построения графиков основных параметров по длине КД необходимо:

    1. Построить в масштабе контур КД (КС и сопло);

    2. Для каждого (Табл. 4 и 5) по соотношению находим

    3. Геометрическим способом по построенному контуру (рис. 1) находим положение данного сечения относительно оси .

    1. Откладываем на оси ординат для данного значения параметры КД


















    3636
    363.3
    1903
    344
    3300
    3084
    3154
    1800
    15.73
    1.1676
    Таблица 1 - Основные результаты расчета параметров в КС при

    Таблица 2 - Зависимость состава ПС от коэффициента избытка окислителя























    0.1
    13
    44
    3
    14
    0
    0
    0
    0
    26
    39.29

    0.2
    6
    49
    2
    35
    0
    0
    0
    0
    9
    19.57

    0.3
    2
    47
    1
    47
    0
    0
    0
    0
    3
    15.43

    0.4
    8
    42
    2
    49
    0
    0
    0
    0
    0
    0

    0.5
    20
    29
    4
    46
    0
    1
    0
    0
    0
    0

    0.6
    29
    18
    8
    41
    1
    2
    0
    0
    0
    0

    0.7
    33
    11
    13
    35
    4
    3
    1
    1
    0
    0

    0.8
    33
    7
    17
    30
    7
    3
    3
    1
    0
    0

    0.9
    33
    5
    19
    25
    8
    2
    6
    2
    0
    0

    1
    32
    4
    21
    21
    9
    2
    9
    3
    0
    0

    2
    24
    0
    24
    3
    6
    0
    41
    2
    0
    0

    3
    19
    0
    20
    0
    2
    0
    59
    0
    0
    0









    Рисунок 2 - График зависимости состава ПС от коэффициента избытка окислителя









    0.1
    1193
    241.6
    1946

    0.2
    1380
    383.6
    2248

    0.3
    1568
    499.9
    2430

    0.4
    2137
    497.7
    2613

    0.5
    2885
    436.7
    2871

    0.6
    3378
    394
    3051

    0.7
    3623
    365.6
    3148

    0.8
    3706
    346.6
    3180

    0.9
    3719
    332.8
    3149

    1
    3704
    322
    3099

    2
    3272
    276.1
    2619

    3
    2778
    265
    2261
    Таблица 3 - Зависимость основных параметров от коэффициента избытка окислителя α









    Рисунок 3 - График зависимости основных параметров от коэффициента избытка окислителя α










    15.73
    1903
    3300
    3084
    3.97
    0.06

    15
    1924
    3290
    3070
    3.87
    0.064

    10
    2109
    3190
    2946
    3.162
    0.11

    5
    2450
    2999
    2684
    2.236
    0.28

    2
    2921
    2649
    2181
    1.414
    1.04

    1.5
    3080
    2503
    1946
    1.225
    1.65

    1.1
    3291
    2306
    1550
    1.094
    3.05
    Таблица 4 - Изменение основных параметров по длине камеры двигателя



    Рисунок 4 - Изменение основных параметров по длине камеры двигателя














    15.73
    36
    13
    20
    31
    0
    0
    3.97

    15
    36
    13
    20
    31
    0
    0
    3.87

    10
    37
    12
    19
    31
    0
    0
    3.162

    5
    38
    11
    18
    32
    0
    0
    2.236

    2
    37
    10
    17
    33
    1
    1
    1.414

    1.5
    36
    10
    16
    34
    2
    2
    1.225

    1.1
    35
    10
    15
    34
    3
    2
    1.094

    Таблица 5 - Изменение состава ПС по длине камеры двигателя





    Рисунок 5 - Изменение продуктов сгорания по длине камеры двигателя

    6. Расчет охлаждения
    Для расчета охлаждения камеры было использовано специальное программное обеспечение. Расчет был произведен при наличии таких же входных данных, примененных для построения контура камеры ЖРД.

      1   2

    написать администратору сайта