Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Методическое пособие 214.pdf
Скачиваний:
8
Добавлен:
30.04.2022
Размер:
606.89 Кб
Скачать
м.г-у

д) вычисляют уточненные значения скорости W и площади F проходного сечения тройника в сечении «ж» по уточненному значению диаметра d*, определенному в п. 5;

е) определяют потерю напора h в потоке, идущем от сечения «г» к сечению «д», по формуле Вейсбаха (2.5), в которой значение коэффициента местного сопротивления берется из графика на рис. 9, а значение скорости W берется из п.5;

ж) аналогично п. 5 определяют потерю напора hмг-* в потоке, идущем от сечения «г» к сечению «ж» в тройнике;

з) находят по уравнению Бернулли статическое давление в сечении «г»:

gz

 

 

P

W 2

= gz

 

 

Pg

 

Wg2

+ L

,

(4.10)

 

+

Г

+

Г

 

+

 

+

 

 

Г

 

ρ

2

 

g

 

ρ

 

2

 

тр

 

где Lтр= hмг-g.

Величины Wг, Рg,

Wg,

hмг-.g

 

берут из п.5а, а

величина ρ берется из п.1;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

и) аналогично п. 5з определяют статическое давление в сечении «ж» из уравнения Бернулли, составленного для

сечений «г» и «ж»:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

P

 

W 2

 

P

W 2

 

 

gz

 

+

Г

+

Г

= gz +

иж

+

 

иж

+ L

, (4.11)

 

ρ

 

2

 

Г

 

 

2

иж

ρ

 

тр

где Lтр= hмг-*, а величины Wг, Рг, W*, hмг-.*

 

,берутся из п.п.

5а, 5з, 5д, 5ж.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6. Рассчитывают мощность насоса горючего.

а) определяют напор Н насоса по формуле (2.17). Значения

Рвх=Р, Рвых=Рг, Wвх=Wв, Wвых=Wг и ρ берут из п.п. 2п, 5з, 2в, 5а, 1;

б) мощность N на валу насоса определяют по формуле

(2.16).

5. РАСЧЕТ МАГИСТРАЛИ ОКИСЛИТЕЛЯ

Необходимо выполнить расчет, аналогичный расчету магистрали горючего, При этом следует ограничиться

18

сечениями «з» и «м». В расчете принимается, что горючее и окислитель на входе в газогенератор имеют одинаковое давление.

Завершить расчет необходимо построением графиков полного напора и его составляющих по длине топливных магистралей. С этой целью для сечений «а», «б», «в», «г», «д», «е», «ф», «кс» магистрали горючего и сечений «з», «и», «к», «л», «м» магистрали окислителя определяют полный напор

 

 

P

W 2

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

H = z +

 

+

2

и его составляющие (z, P/ρ, W /2), результаты

ρ

расчета сводятся в таблицы 2 и 3.

 

 

 

 

 

 

Таблица 2

 

 

 

 

 

 

 

Магистраль горючего

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Напор и его

 

 

 

 

 

сечение

 

 

 

 

 

 

 

 

составляющие,

 

а

б

в

г

д

 

е

 

ф

кс

 

 

Дж/кг

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Н

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

z

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

P/ρ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

W2/2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Магистраль окислителя

 

 

 

Таблица 3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Напор и его

 

 

 

 

 

сечение

 

 

 

 

 

 

 

 

составляющие,

 

з

и

 

 

к

 

л

 

 

м

 

 

Дж/кг

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Н

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

z

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

P/ρ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

W2/2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

19

μ∙10-3, 18

Н∙с/м2 16 14 12 10 8 6

4

2

0

230 255 280 305 330 355 380

T, K

P S ∙103, 7

 

 

 

 

 

 

Н/м2 6

 

 

 

 

 

 

5

 

 

 

 

 

 

4

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

230

255

280

305

330

355

380

T, K

ρ,

880

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

кг/м3

860

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

840

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

820

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

800

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

780

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

760

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

270

280

290

300

310

320

330

340

350

360

370

380

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

T, K

Рис. 2. Физические константы керосина T-1

20

μ∙10-3,

 

0,025

 

 

 

 

 

Н∙с/м2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,02

 

 

 

 

 

 

 

0,015

 

 

 

 

 

 

 

0,01

 

 

 

 

 

 

 

0,005

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

15

20

 

25

30

35

 

 

 

 

 

 

 

T, K

P S ∙105,

12

 

 

 

 

 

Н/м2

 

10

 

 

 

 

 

 

 

8

 

 

 

 

 

 

 

6

 

 

 

 

 

 

 

4

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

15

20

25

30

35

40

 

 

 

 

 

 

 

T, K

ρ,

 

80

 

 

 

 

 

кг/м3

70

 

 

 

 

 

 

 

60

 

 

 

 

 

 

 

50

 

 

 

 

 

 

 

40

 

 

 

 

 

 

 

30

 

 

 

 

 

 

 

20

 

 

 

 

 

 

 

10

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

15

20

 

25

30

35

 

 

 

 

 

 

 

T, K

Рис. 3. Физические константы жидкого водорода

21

μ∙10-3,

0,25

 

 

 

 

 

 

Н∙с/м2

0,2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,15

 

 

 

 

 

 

 

0,1

 

 

 

 

 

 

 

0,05

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

90

 

115

140

165

190

 

 

 

 

 

 

 

T, K

P S ∙103, 4000

 

 

 

 

 

 

Н/м2

3500

 

 

 

 

 

 

 

3000

 

 

 

 

 

 

 

2500

 

 

 

 

 

 

 

2000

 

 

 

 

 

 

 

1500

 

 

 

 

 

 

 

1000

 

 

 

 

 

 

 

500

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

90

 

110

130

150

170

190

 

 

 

 

 

 

 

T, K

ρ,

500

 

 

 

 

 

 

кг/м3

450

 

 

 

 

 

 

 

400

 

 

 

 

 

 

 

350

 

 

 

 

 

 

 

300

 

 

 

 

 

 

 

250

 

 

 

 

 

 

 

200

 

 

 

 

 

 

 

150

 

 

 

 

 

 

 

100

 

 

 

 

 

 

 

50

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

90

110

 

130

150

170

190

T, K

Рис. 4. Физические константы метана в жидком состоянии

22

μ∙10-3, 1,4

Н∙с/м2 1,2 1 0,8 0,6 0,4 0,2

0

 

 

 

250

270

290

310

T, K

P S ∙103, 100

Н/м2 90 80

70

60

50

40

30

20

10

0

 

200

250

300

350

400

 

 

 

 

 

T, K

ρ,

1580

 

 

 

 

кг/м3 1560

 

 

 

 

 

1540

 

 

 

 

 

1520

 

 

 

 

 

1500

 

 

 

 

 

1480

 

 

 

 

 

1460

 

 

 

 

 

1440

 

 

 

 

 

250

270

290

310

 

T, K

Рис. 5. Физические константы азотной кислоты

23

6 5 4 3 2 1 0

200

250

300

350

400

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

140

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

120

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

100

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

80

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

60

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

40

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

20

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

200

250

300

350

400

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

880

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

860

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

840

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

820

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

800

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

780

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

760

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

740

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

720

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

200

 

 

250

 

300

 

350

400

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 6. Физические константы несимметричного горючего

24

0,6

 

 

 

 

 

 

0,5

 

 

 

 

 

 

0,4

 

 

 

 

 

 

0,3

 

 

 

 

 

 

0,2

 

 

 

 

 

 

0,1

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

50

75

 

100

125

 

150

6000

 

 

 

 

 

 

5000

 

 

 

 

 

 

4000

 

 

 

 

 

 

3000

 

 

 

 

 

 

2000

 

 

 

 

 

 

1000

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

50

70

90

110

130

150

170

1400

1200

1000

800

600

400

200

0

50

100

150

200

Рис. 7. Физические константы жидкого кислорода

25

Рис. 8. Зависимость коэффициента местных сопротивлений от Re:

1 – мембрана прорыва; 2 – фильтр фетровый; 3 – клапан; 4 - регулятор; 5 – кран отключений; 6 – обратный клапан

Gn

Gc

Gb

Gc

Gn Gc

Рис. 9. Зависимость коэффициента сопротивления тройника приточного Fn=Fc, α=90°

26

Рис. 10. Расчетная схема струйной форсунки

Рис. 11. Зависимость коэффициентов расхода μ,

скорости φ и сужения ε от Re

27

Рис. 12. Зависимость коэффициента сопротивления колена от a, b, c

Рис. 13. Зависимость b от δ° для колена

28

№ варианта

 

1

2

3

4

5

6

7

8

9

0

 

Топливо

 

Температура компонентов топлива в баках (T, K)

 

1

Керосин

285

295

305

315

325

335

345

355

365

373

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Кислород

63

65

75

85

95

105

115

120

125

130

 

2

Водород

20

22

24

26

27

28

30

31

32

34

Кислород

66

76

86

96

106

116

120

126

128

133

 

3

Метан

93

100

110

120

130

140

150

160

170

180

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Кислород

64

67

74

78

84

94

100

104

114

124

 

4

НДМГ

223

230

240

250

260

270

280

290

300

340

HNO3

268

270

275

280

285

290

295

300

305

323

 

5

НДМГ

235

245

255

265

275

285

295

310

320

330

Кислород

80

86

89

91

99

107

113

119

121

132

 

6

Керосин

283

290

300

310

320

330

340

350

360

370

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

HNO3

225

233

243

243

257

263

264

277

315

320

 

7

Керосин

287

297

307

317

329

337

347

357

362

369

Кислород

68

73

77

88

98

103

108

118

128

131

 

8

Водород

21

23

25

29

33

25

29

30

24

26

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Кислород

69

71

81

93

97

101

111

121

124

129

 

9

Метан

95

105

115

123

129

135

145

155

165

175

Кислород

70

72

79

82

87

92

102

112

122

127

 

0

НДМГ

248

248

258

268

278

288

298

308

325

335

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

HNO3

227

236

242

252

258

262

268

310

317

322

 

 

 

 

 

29

 

 

 

 

 

 

 

3

Расход горючего

mГ

кг/с

 

50

 

 

 

 

 

 

 

 

4

Расход окислителя

mО

кг/с

 

120

 

 

 

 

 

 

 

 

5

Расход горючего через генератор

mГГ

кг/с

 

8

 

 

 

 

 

 

 

 

6

Рекомендуемая скорость движения

WГ

м/с

 

12

 

 

 

горючего в трубах

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7

Рекомендуемая скорость движения

WО

м/с

 

18

 

 

 

окислителя в трубах

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

8

Перепад давления на форсунках

Рф

МПа

 

1,5

 

 

 

горючего

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Падение полного давления горючего

 

 

 

 

 

 

 

 

 

9

в рубашке охлаждения камеры

Pр.п

МПа

 

9

 

 

 

сгорания двигателя (между

 

 

 

 

 

сечениями l и ф)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

10

Кавитационный запас на входе в

 

PГ

МПа,

 

0,30

 

 

 

 

насосы: -горючего

 

 

 

 

 

 

 

Po

МПа

 

0,26

 

 

 

 

 

 

-окислителя

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Мощность коэффициента полезного

ηг,

%,

 

0,65

 

 

 

11

действия насосов горючего и

%

 

 

 

 

 

 

ηо

 

0,68

 

 

 

 

окислителя

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

12

Давление в камере сгорания

Pк.с

МПа

 

18

 

 

 

двигателя

 

 

 

 

 

 

14

Длины труб между различными

lв-б, lг-l,

м,

1,0

1,5

 

 

сечениями системы питания

ln-k, lл-м

м

0,5

0,5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Относительный радиус колена:

R22 , R17 , R19

м,

 

 

 

 

 

15

отношение радиуса изгиба R труб к

4

6

 

7

 

их внутреннему диаметру d:

δ22 ,δ17 ,δ19

δ

900

700

 

800

 

 

 

 

 

 

 

R = R d и угол изгиба δ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

zа, zб , zв ,

 

4,5

4,0

 

3,0

 

16

Высота zi расположения различных

zг = zд = zж

м

2,8

-

 

-

 

сечений системы питания

zе, zз, zи ,

0,1

10

 

4,6

 

 

 

 

 

 

1

-

 

-

 

 

 

 

 

zк = zл

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

17

Число форсунок в камере сгорания

 

n

шт.

 

120

 

 

 

двигателя

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Отношение площади сопла форсунки

 

 

 

-

 

0,6

 

 

 

18

F

 

 

 

 

к площади ее трубки

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

19

Подогрев горючего в рубашке

 

tр.о

K

 

100

 

 

 

 

охлаждения

 

 

 

 

 

 

 

 

 

20

Давление в баке, обеспечивающее

Руст

МПа

 

0,3

 

 

 

его устойчивость

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

30

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1.Альтшуль А.Д., Кисилев П.Г. Гидравлика и аэродинамика (Основы механики жидкости). Учебное пособие для вузов. - М.: Стройиздат, 1975. - 323 с.

2.Гидравлика, гидромашины и гидропривод: Учебник для машиностроительных вузов/Т.М. Башта, С.С. Руднев, Б.Б Некрасов и др. – М.: Машиностроение, 1982. - 423 с.

3.Сточек Н.П., Шапиро А.С. Гидравлика жидкостных ракетных двигателей.- М.: Машиностроение, 1978. 128 с.

 

СОДЕРЖАНИЕ

 

ВВЕДЕНИЕ ....................................................................................

2

1.

ОПИСАНИЕ ТУРБОНАСОСНОЙ СИСТЕМЫ

 

ПИТАНИЯ......................................................................................

2

2.

ОСНОВНЫЕ УРАВНЕНИЯ И ФОРМУЛЫ,

 

ПРИМЕНЯЕМЫЕ ДЛЯ ГИДРАВЛИЧЕСКОГО РАСЧЕТА

 

СИСТЕМЫ ПИТАНИЯ.................................................................

4

3.

ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ И ЗАДАЧИ ГИДРАВЛИЧЕСКОГО

РАСЧЕТА ТУРБОНАСОСНОЙ СИСТЕМЫ ПИТАНИЯ .........

9

4.

ПОРЯДОК РАСЧЕТА МАГИСТРАЛИ ГОРЮЧЕГО..........

11

5.

РАСЧЕТ МАГИСТРАЛИ ОКИСЛИТЕЛЯ..........................

188

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК………………………….31

31

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

к практическим занятиям и курсовой работе по дисциплине «Конструирование агрегатов ЖРД» для студентов специальности 160700.65, 24.05.02

«Ракетные двигатели» очной формы обучения

Составители: Скоморохов Геннадий Иванович, Гуртовой Андрей Александрович

В авторской редакции

ФГБОУ ВПО «Воронежский государственный технический университет»

394026 Воронеж, Московский просп., 14

32