Расчет однокомпонентных центробежных форсунок

Исходными данными являются физические свойства распыливаемой жидкости, расход через форсунку G_ф, перепад давления DР_Ф и угол конуса распылителя 2a.

G_Ф = 10 – 1000 г/с; DР_Ф = 4 – 20 атм; 2a = 30 – 120°.

Расчет заключается в определении основных геометрических размеров. Для тангенциальной форсунки:

1. По выбранному углу конуса распыла 2a и графику зависимости m и 2a. от А (Рис. 7). определяется в первом приближении геометрическая характеристика форсунки А_I и соответствующий ей коэффициент расхода m_I.

2. По формуле ( 1 ) вычисляется радиуса диаметр сопла форсунки в первом приближении.

3. Выбирается величина радиуса закручивания R_ВХ, исходя из возможного наружного размера форсунки d_Ф. Обычно при А = 5 – 7, R_ВХ = d_С; при А = 1 – 2, R_ВХ = 2d_С. Выбирается количество входных отверстий m (должно быть n = 2 – 4).

4. Рассчитывают размер (радиус) входных отверстий форсунки в первом приближении:

.

5. Вычисляют Re, c, f и значение эквивалентной характеристики А_Э.

А_Э = А×f

,

где l - коэффициент трения.

для шнековых форсунок )

,

где g_Ж – кинематическая вязкость жидкости.

Сравниваются А_I и А_Э, при незначительных отличиях, можно ограничится расчетом в первом приближении. В противном случае следует по графику (Рис. 7) и значению А_Э найти m во втором приближении (m_II), и производить расчет заново. Для того чтобы обеспечить требуемую точность расчета, достаточно двух трех приближений.

Расчет шнековой форсунки, до пункта 3, аналогичен расчету тангенциальной. В пункте 3 выбирают параметры шнека (средний диаметр резьбы 2R_ВХ, число заходов n, угол подъема винтовой линии b), и определяют площадь поперечного сечения одного канала шнека:

.

Далее вычисляют геометрические размеры шнека:

- шаг резьбы ;

- ширину S и глубину h винтовой канавки из условия F_ВХ = S×h;

- наружной и внутренней диаметр шнека

d_Ш.Н = 2R_ВХ + h

d_Ш.В = 2R_ВХ – h.

Остальные размеры форсунки (Рис. 8) выбираются конструктивно и на основе опыта по отработке форсунок.

5.4. Порядок расчета головки.

1. В зависимости от величины диаметра камеры, природы топлива, величины тяги и других факторов выбирают тип головки, вид форсунок. При этом необходимо выбрать такую схему, которая позволяет разместить наибольшее число форсунок. Если не удается разместить однокомпонентные форсунки, необходимо использовать двухкомпонентные.

2. Задаваясь шагом между форсунками Н в пределах 10 – 50 мм (не менее 10мм), размещают их на контур головки и графически определяют число форсунок каждого компонента (z_г и z_ок). Вычисляют производительность одиночной форсунки каждого компонента:

G_Ф.ОК = G_ОК / z_ок; G_Ф.Г = G_Г / z_г.

3. Выбирают перепады давления на форсунках (DР_Ф.ОК и DР_Ф.Г) и углы конусов (2a_ОК и 2a_Г). Рассчитывают наружные (габаритные) размеры форсунок и проверяют возможность размещения из на головке при первоначально выбранном шаге Н.

Заключение

На защиту разработанных проектов отводится 20 – 30 минут. Отчет представляется в рукописном виде с соблюдением требований ЕСКД объемом 10 – 20 листов с необходимым графическим материалом. Содержание отчета должно освещать следующие вопросы:

- уравнения, характеризующие закономерность изменения параметров газового потока по длине сопла ЖРД;

- физические процессы изменения основных параметров рабочего тела в результате горения компонентов ракетного топлива;

- порядок расчета основных геометрических размеров сопла ЖРД ;

- порядок профилирования сопла с криволинейным контуром;

- порядок расчета головки;

- чертеж сопла ЖРД с криволинейным контуром с указанием рассчитанных геометрических размеров (А 1);

- чертеж схемы расположения форсунок на головке (А 3);

- чертеж элемента смесеобразования (А 2) .

Список литературы

1. Алемасов В.Е. Теория ракетных двигателей. Оборонгиз, 1962.

2. Баррер М., Жомотт А. и др. Ракетные двигатели. Оборонгиз, 1962.

3. Волков Е.Б., Головков Л.Г., Сырицын Т.А. Жидкостные ракетные двигатели. М., Воениздат, 1970.

4.Васильев Е.Б., Головко Л.Г., Сырицин Т.А. Жидкостные ракетные двигатели. М., Воениздат, 1970