4.2.2. Отсутствие кристаллизации в сопле

Малые размеры частицы, время ее пребывания в раструбе сопла и вероятность образования зародыша кристаллизации в ней обусловли­вают то, что частица окиси металла и при температуре, меньшей темпера­туры плавления, находится в жидком, переохлажденном состоянии.

В этом случае имеют место' уменьшение скорости истечения, потери удельного импульса.

Уменьшение скорости истечения при постоянном давлении

,

где и- теплота и температура плавления.

Уменьшение скорости истечения при отсутствии кристаллизации для двух топлив на основе перхлората аммония приведено в табл. 4.7.

Таблица 4.7

Уменьшение скорости истечения' при отсутствии кристаллизации

% Al в топливе		z	v/c	%
7 15	1740 2050	0,13 0,28	2390 2500	0,663 0,56

Уменьшение пустотного удельного импульса из-за отсутствия крис­таллизации на примере топлива с 15 % А1 в зависимости от степени рас­ширения сопла (d_a/d)² составляет:

(d_a/d)² 4 9 16 25 36

0,3 1,0 1,3 1,5 1,6

4.2.3. Одномерное течение

Приближенное решение задачи об одномерном течении газа с части­цами неизменного одинакового состояния и размера может быть получе­но методом возмущений. В нулевом приближении газ и конденсирован­ная фаза имеют одинаковый состав и температуру, отсутствуют фазовые превращения. Такое "невозмущенное" течение двухфазной смеси экви­валентно движению газа с эффективными газовой постоянной и показа­телем изоэнтропы (табл. 4.8 d_a/d=3, с=с):

; ;

;

;

;

;

,

где z — массовая доля конденсированных частиц в смеси; с — теплоем­кость частиц.

Приближенные зависимости имеют вид

;

.

В результате относительного движения частиц различных размеров они могут сталкиваться между собой. Одновременно капля вращается, обдувается и деформируется газовым потоком. Исходом соударения капель в этих условиях могут быть коагуляция, укрупнение или дроб­ление, уменьшение. Размеры частиц при течении по соплу изменяются.

Однако для оценки возможного уровня потерь удельного импульса и относительного уменьшения расходного комплекса реальный полидисперсный конденсат может быть заменен монодисперсным, если в качестве эквивалентного диаметра частиц принять среднемассовый диаметр в горловине сопла.

Потери удельного импульса на скоростное и температурное отста­вание частиц пропорциональны массовой доле конденсированной фазы z и могут быть представлены в виде [2]

, ,

где =f();z — доля конденсированной фазы; коэффициенты kj близки к единице, зависят от давления в двигателе р, радиуса скругления горловины , полуугла раствора сопла =0,75+ 0,25 и степени расширения сопла соответственно, а также еще от ;k_r зависит еще от давления р (несколько уменьшается с ростом давления).

Если в качестве опорного варианта выбрать коническое сопло с r=2,0; ₂⁼15°; r _а=2,5 и параметры в двигателе р=4 МПа и z=0,1, то , где=d причем d_s измеряется в мкм, a d -в мм. Изменение функции в зависимости отсоставляет:

0 0,25 0,5 1 1,5 2 2,5

% 0 1,0 1,5 2,2 2,5 2,6 2,7

Таблица 4.8

Параметры равновесного двухфазного потока

При различном содержании конденсированной фазы

Параметр	z
	0	0,1	0,2	0,3	0,4
	1,25 1 2,29 1	1,22 1,045 2,33 0,965	1,19 1,099 2,37 0,926	1,16 1,163 2,42 0,883	1,14 1,249 2,45 0,83

Коэффициенты для условий, отличающихся от опорного варианта, равны:

к_р = 1,12 - 0,03р; 2МПа10МПа;

к_r = 1,1 - 0,057; 14;

к= 0,7 + 0,020; 10°25°;

к_а = 1,1 - 0,04r_а; 27.

Для определения относительного уменьшения расходного комп­лекса может быть использована оценочная зависимость

.