4.1.Ядерные форсунки

Геометрический расчет ядерной однокомпонентной форсунки окислителя

Внутренний диаметр камеры закручивания отдельной форсунки

_,

_{где hст = (1…1,5) ∙10}^-3 _{м – толщина стенки форсунки. Принимаем hст = 1,1 ∙10}^-3 _м.

_{Задаемся числом входных отверстий и диаметром входа в форсунку из условий:}

_{i=2…6; dвх = (0,5…2,5) ∙10}^-3 _м

_{Принимаем i = 4 , dвх = 1∙10}^-3 _м.

_{Прорисовываем поперечное сечение форсунки в масштабе 10:1(рис.5.), и проверяем по чертежу соотношение lвх/dвх = 1,5…3, получено lвх/dвх = 2∙10}^-3 _/1∙10^-3 _{=2 – соотношение выполняется.}

_{Рис.5. Поперечное сечение форсунки окислителя М4:1}

_{Радиус плеча закрутки вихря}

_{Диаметр сопла форсунки}

_{для форсунки открытого типа dc = Dкз для форсунки закрытого типа}

_{Проверяем возможность применения форсунки закрытого типа (более тонкий распыл). Возьмем максимально возможный радиус сопла rс = 1,25∙10}^-3 _{м → dс = 2,5∙10}^-3 _м

_{Условие выполняется, значит возможно применить форсунку закрытого типа.}

Гидравлический расчет ядерной однокомпонентной форсунки окислителя

Рассчитываем геометрическую характеристику форсунки

_{По графику рисунок 6 в зависимости от А для форсунок окислителя находим}

_{μ = 0,2}

_{2α = 90}^о

_{φ = 0,45}

_{Рис.6. График к расчету форсунок}

_{Перепад давления на форсунке окислителя}

_{Проведя аналогичные расчёты и для других возможных вариантов,приходим к выводу о необходимости уменьшить расход на одной форсунке, а для этого необходимо изменить схему размещения форсунок на ФГ, изменив количество форсунок ,это сделать не удается. Вывод, что форсунку закрытого типа для проектируемой КС применить невозможно. Выбираем форсунку открытого типа и продолжаем расчет.}

_{Для форсунок открытого типа принимаем условие dс = Dкз = 5,8 ∙ 10}^-3_м.

_{Гидравлический расчет ядерной однокомпонентной форсунки окислителя открытого типа}

Рассчитываем геометрическую характеристику форсунки

_{По графику рисунок 6 в зависимости от А для форсунок окислителя находим}

_{μ = 0,12}

_{2α = 120}^о

_{φ = 0,36}

_{Перепад давления на форсунке окислителя}

_{В качестве критерия оценки правильности расчета выступают данные статистики по перепаду давлений на форсунках. Необходимо, чтобы перепад давлений на форсунках находился в диапазоне Δрфок = (0,3…3) ∙10}⁶ _{Па. Проверяем Δрфок =1,39∙10}⁶ _{Па = (0,3…3) ∙10}⁶ _{Па. Также полученный результат должен составлять при этом 20-30% от давления в камере сгорания рк. Проверим это условие 0,2∙ рк = 0,2 ∙ 6 ∙ 10}⁶ _{=1,2 ∙ 10}⁶ _{Па- 0,3∙ рк = 0,3 ∙ 6 ∙ 10}⁶ _{=1,8 ∙ 10}⁶ _{Па, т.е. можно считать, что параметры форсунки удовлетворяют предъявленным условиям.}

_{Проверочный расчет ядерной однокомпонентной форсунки окислителя}

_{Проверяем влияние вязкости жидкости (окислителя) на параметры форсунки.}

_{Для учета вязкости определяем так называемую эквивалентную геометрическую характеристику форсунки А`экв.ок первого приближения}

где: λ - коэффициент трения жидкости о стенку

где Re_ок – число Рейнольдса

_{Определим относительную разность значений геометрических характеристик А и А`экв.ок}

_{Полученное отклонение лежит в допускаемых пределах (5%), следовательно, перерасчета}

_{форсунки не требуется, т.к. влияние вязкости жидкости на работу форсунки незначительно.}

Принимаем полученные параметры:

Перепад давлений на форсунке _{Δрфок =1,39∙10}⁶ _Па;

_{Угол конуса распыла 2α = 120}^о_;

_{Коэффициент живого сечения форсунки φ = 0,36;}

_{Диаметр сопла форсунки dс = 5,8 ∙ 10}^-3_м;

_{Число входных отверстий i = 4 ;}

_{Диаметр входа в форсунку dвх = 1∙10}^-3 _м;

_{Толщина стенки форсунки hст = 1,1 ∙10}^-3 _м.

По полученным параметрам строим в масштабе ядерную форсунку окислителя (рис.8)

Геометрический расчет ядерной однокомпонентной форсунки горючего

Внутренний диаметр камеры закручивания отдельной форсунки

_,

_{где hст = (1…1,5) ∙10}^-3 _{м – толщина стенки форсунки. Принимаем hст = 1,1 ∙10}^-3 _м.

_{Задаемся числом входных отверстий и диаметром входа в форсунку из условий:}

_{i=2…6; dвх = (0,5…2,5) ∙10}^-3 _м

_{Принимаем i = 4 , dвх = 1∙10}^-3 _м.

_{Прорисовываем поперечное сечение форсунки в масштабе 4:1 (рис.7), и проверяем по чертежу соотношение lвх/dвх = 1,5…3, получено lвх/dвх = 2∙10}^-3 _/1∙10^-3 _{= 2 – соотношение выполняется.}

_{Рис.7. Поперечное сечение форсунки горючего М 8:1}

_{Радиус плеча закрутки вихря}

_{Диаметр сопла форсунки открытого типа dс = Dкз = 5,8 ∙ 10}^-3_м.

Гидравлический расчет ядерной однокомпонентной форсунки горючего

Рассчитываем геометрическую характеристику форсунки

_{По графику рисунок 6 в зависимости от А для форсунок горючего находим}

_{μ = 0,12}

_{2α = 110}^о

_{φ = 0,36}

_{Перепад давления на форсунке горючего}

_{В качестве критерия оценки правильности расчета выступают данные статистики по перепаду давлений на форсунках. Необходимо, чтобы перепад давлений на форсунках находился в диапазоне Δрфг = (0,3…3) ∙10}⁶ _{Па. Проверяем Δрфг =1,824∙10}⁶ _{Па ≈ (0,3…3) ∙10}⁶ _{Па. Также полученный результат должен составлять при этом 20-30% от давления в камере сгорания рк. Проверим это условие 0,2∙ рк = 0,2 ∙ 6 ∙ 10}⁶ _{= 1,2 ∙ 10}⁶ _{Па , т.е. можно считать, что параметры форсунки удовлетворяют предъявленным условиям.}

_{Проверочный расчет ядерной однокомпонентной форсунки горючего}

_{Проверяем влияние вязкости жидкости (горючего) на параметры форсунки.}

_{Для учета вязкости определяем так называемую эквивалентную геометрическую характеристику форсунки А`экв.г первого приближения}

где: λ - коэффициент трения жидкости о стенку

где Re_г – число Рейнольдса

_{Определим относительную разность значений геометрических характеристик А и А`экв.г}

_{Полученное отклонение лежит в допускаемых пределах (5%), следовательно, перерасчета}

_{форсунки не требуется, т.к. влияние вязкости жидкости на работу форсунки незначительно.}

Принимаем полученные параметры:

Перепад давлений на форсунке _{Δрфок =1,824∙10}⁶ _Па;

_{Угол конуса распыла 2α = 120}^о_;

_{Коэффициент живого сечения форсунки φ = 0,36;}

_{Диаметр сопла форсунки dс = 5,8 ∙ 10}^-3_м;

_{Число входных отверстий i = 4 ;}

_{Диаметр входа в форсунку dвх = 1∙10}^-3 _м;

_{Толщина стенки форсунки hст = 1,1 ∙10}^-3 _м.

По полученным параметрам строим в масштабе ядерную форсунку горючего (рис.8)

Рис.8. Схема ядерных форсунок М 4:1