7.4.4 Расчет температуры стенки с учетом оребрения

Определяем температуру холодной стороны стенки с оребрением:

где TL – температура охладителя в данном сечении;

- температура газа в пристеночном слое;

- плотность лучистого теплового потока;

ALG - коэффициент конвективной теплоотдачи от газа в стенку.

Величина

где - коэффициент эффективности оребрения.

Величина

где HS - толщина стенки;

U - коэффициент теплоотдачи;

Отношение эквивалентных диаметров

- эквивалентный диаметр щелевого охлаждающего тракта, м;

,

где t – высота щелевого тракта;

- эквивалентный диаметр оребренного охлаждающего тракта.

,

где - расстояние между ребрами;

- высота оребренного тракта.

Находим плотность теплового потока при оребренном тракте:

Находим температуру горячей стороны стенки с оребрением:

Проверяем выполнение условий при К_э=1,5>1;

TC_P=552,78К < TC=716,7К;

q_p=103463 кВт/м² > qs1=89920,3 кВт/м²;

ТH_P=898 К < t_Н=1016,4 К.

Использование теплоизоляционного покрытия не требуется.

7.4.5 Расчёт входного патрубка и коллектора охладителя Определяем диаметр входного патрубка охладителя:

где – секундный расход охладителя через камеру сгорания;

V_тр – скорость движения охладителя по тракту;

плотность охладителя;

n – количество патрубков.

Определяем радиус коллектора охладителя:

Исходные данные для расчета:

, . ПринимаемV_тр=40м/с.

Отсюда получаем:

.

8 Расчет на прочность элементов камеры

Для определения конструкционной прочности проводятся расчёты элементов конструкции, которые включают в себя определение их статической и динамической прочности, жёсткости, а также устойчивости формы.

Проведём прочностной расчёт по следующей схеме:

• Анализ условий работы элементов конструкции и выбор расчётного режима, то есть такого, при котором данный элемент будет наиболее нагружен.

• Анализ конструкции элемента, определение вида его нагружения и выбор расчётной схемы.

• Определение характера изменения нагрузок по длине элемента и выбор расчётного сечения.

• Выбор исходных данных для расчёта (геометрических размеров, материала для изготовления элемента и температуры, при которой он работает).

• Определение величины нагрузки, напряжения или деформации в расчётном сечении.

• Определение предельных значений этих величин для данного материала при соответствующей температуре.

• Определение коэффициентов запаса прочности или устойчивости формы элемента.

• Сравнение полученных коэффициентов запаса с нормативными и формулировка заключения по расчёту.

8.1 Расчёт прочности смесительной головки

8.1.1 Расчёт на прочность форсуночного блока днищ

1. Расчётные режимы:

а) режим запуска в момент воспламенения топлива в КС

б) основной режим работы двигателя

2. Вид нагружения – изгиб.

3. Расчётная схема – тонкая круглая пластина, защемлённая со скольжением по контуру, находящаяся под действием перепада давления .

Рисунок 13 – Расчётная схема при определении прочности блока днищ

4. Математическая модель.

При составлении математической модели расчёта блока днищ приняты допущения:

- снижение изгибной жёсткости днищ из-за наличия в них отверстий под форсунки компенсируется соединением днищ форсунками

- температура внутреннего и среднего днищ по их радиусу к толщине постоянна и равна их средней температуре

- температурные напряжения в днищах не учитываются

- из-за большого числа силовых форсунок в блоке эквивалентная пластина является однородной в радиальном и окружном направлении.

Основной режим

а) Определяется предельный продольный погонный изгибающий момент

,

где и- пределы текучести материала внутреннего и среднего днищ при рабочих температурах;

и - толщины внутреннего и среднего днищ

- величина смещения нейтральной линии сечения от внутренней поверхности среднего днища

- расстояние между средним и внутреннем днищами.

б) Определяется предельный перепад давления на форсуночном днище:

- радиус блока днищ.

в) Определяется перепад давления на форсуночном блоке днищ:

г) Определяется запас прочности:

при 700К (БрХ08) - внутреннее днище

при 495К (ст.12Х18Н9Т) - среднее днище

Режим запуска:

,

Прочность форсуночного блока днищ обеспечена на основном режиме и при запуске,. Полученные запасы прочности превышают максимально допустимые запасы прочности, но, исходя из условий пайки, уменьшать толщину днищ нецелесообразно.