курсовая. Курсач Зуев Пронин. Молекулярная масса вещества 3 Удельная формула горючего 4
![]()
|
1 2 СОДЕРЖАНИЕ Задание 3 Расчет 3 Определение удельной формулы топлива 3 Молекулярная масса вещества 3 Удельная формула горючего 4 Удельная формула окислителя 4 Массовое стехиометрическое соотношение компонентов 4 Массовое действительное соотношение компонентов 4 Определение полной энтальпии 6 Параметры в камере двигателя 6 Действительный удельный импульс 6 Основные параметры в камере двигателя 9 Построение контура камеры двигателя 11 Построение графиков 12 Библиографический список 17 Задание Провести термодинамический расчет двигателя со следующими исходными данными: Окислитель: ![]() Горючее: ![]() Давление в камере: ![]() ![]() Давление на срезе: ![]() Давление наружное: ![]() Тяга: ![]() Необходимо выполнить следующие расчеты: - рассчитать стехиометрическое соотношение компонентов, удельную формулу и энтальпию топлива; - для ![]() - для ![]() - для ![]() ![]() - параметры камеры двигателя (КД): ![]() Основные результаты расчетов, а именно: ![]() ![]() ![]() Построить графические зависимости: - состав ПС в камере сгорания (КС) от ![]() - ![]() ![]() ![]() - ![]() Расчет 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: ![]() Молекулярная масса вещества: ![]() где ![]() ![]() Для окислителя: ![]() Для горючего: ![]() Удельная формула горючего: ![]() ![]() Получаем удельную формулу горючего: ![]() Удельная формула окислителя: ![]() Получаем удельную формулу окислителя: ![]() Массовое стехиометрическое соотношение компонентов: ![]() Массовое действительное соотношение компонентов: ![]() где ![]() Для расчета при помощи компьютера необходимы следующие данные: окислитель, горючее, давление в камере ![]() ![]() ![]() Для удобства построения графиков принимаем значения ![]() ![]() По полученным результатам выбираем значение ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() Для расчета коэффициента избытка окислителя в пристеночном слое необходимо задать температуру в пристеночном слое ![]() ![]() В данной работе ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() Для расчета αср необходимо задать значения ![]() ![]() Для построения графиков зависимостей основных параметров по длине сопла задаемся з относительной площадью ![]() ![]() ![]() Действительный коэффициент соотношения компонентов: ![]() Расчет удельной формулы топлива. Запишем удельную формулу топлива в общем виде: ![]() Рассчитаем коэффициенты для каждого элемента: ![]() ![]() ![]() Удельная формула топлива: ![]() Определение полной энтальпии Полная энтальпия топлива находится по энтальпиям компонентов: ![]() где ![]() ![]() ![]() Тогда: ![]() Параметры в камере двигателя Действительный удельный импульс Действительный удельный импульс ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() Потери в камере сгорания могут быть представлены как функция снижения от ![]() ![]() Они приводят к уменьшению как ![]() ![]() Для данной работы можно принять ![]() ![]() Коэффициент сопла: ![]() Потери на рассеяние ![]() ![]() где ![]() ![]() ![]() ![]() Потери на трение зависят от геометрии сопла, свойств продуктов сгорания в пристеночном слое и от относительной температуры стенки: ![]() где ![]() ![]() ![]() ![]() Находим угол раскрытия сопла в критическом сечении: ![]() Где ![]() По результатам расчета на компьютере ![]() ![]() тогда ![]() Средний угол раскрытия сопла: ![]() Значение ![]() ![]() Проверим его следующим расчетом: ![]() где ![]() ![]() ![]() ![]() Найдем ![]() ![]() ![]() где ![]() ![]() ![]() где k-показатель адиабаты, который можно определить из формулы: ![]() Из данных расчетов на компьютере при ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() Тогда ![]() Можно принять рассчитанное на компьютере значение ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() Сравнивая полученное значение ![]() ![]() ![]() Если погрешность ![]() ![]() ![]() Действительный удельный импульс ![]() Для расчета ![]() ![]() Тогда ![]() Основные параметры в камере двигателя Расход топлива: ![]() ![]() Расход горючего: ![]() ![]() Расход окислителя: ![]() ![]() Площадь критического сечения: ![]() ![]() Диаметр критического сечения: ![]() Диаметр среза сопла: ![]() Объем камеры сгорания: ![]() где ![]() ![]() Меньшее значение ![]() ![]() Тогда ![]() ![]() Площадь поперечного сечения камеры сгорания: ![]() где ![]() Если ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() Диаметр камеры сгорания: ![]() Рассчитаем расходный комплекс: ![]() Также ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() Определяем тяговый комплекс ![]() 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: ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() После этого вычисляем длину цилиндрической части камеры сгорания: ![]() где ![]() ![]() ![]() ![]() Длина сверхзвуковой части КС: ![]() В данной работе получается следующий контур (см. рис. 1) (линейные размеры даны в мм): ![]() Рисунок 1 - Контур камеры двигателя Построение графиков Для построения графиков основных параметров по длине КД необходимо: Построить в масштабе контур КД (КС и сопло); Для каждого ![]() ![]() ![]() 3. Геометрическим способом по построенному контуру (рис. 1) находим положение данного сечения относительно оси ![]() Откладываем на оси ординат для данного значения ![]()
![]() Таблица 2 - Зависимость состава ПС от коэффициента избытка окислителя ![]()
![]() ![]() ![]() ![]() ![]() Рисунок 2 - График зависимости состава ПС от коэффициента избытка окислителя ![]()
![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]()
![]() Рисунок 4 - Изменение основных параметров по длине камеры двигателя
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 |