Степень повышения давления в камере

 

Степень повышения давления в камере (и само давление) можно получить из выражения (7) зная по опытным данным температуру.

(см. рис. 5.16 [1]).

Для испарительной камеры

Температура за компрессором при составляет 420 К.

 

 

Из (7)

 

Давление в камере составляет:

 

Или

 

или 3,8∙10⁵ Н

На рис.1 приведена схема тепловых процессов в камере сгорания.

 

 

 

Рисунок -2 Схема тепловых процессов в камере

 

 

Определение основных размеров камеры (жаровой трубы)

 

Рассмотрим построение трубчатой камеры сгорания принцип действия которой показан на рис 1,а конструкция на рис.2 (приложение 2).

Существуют примерные методы приближённого определения размеров камеры, основанные а) по расходу воздуха (уравнение расхода) и б) по величине теплонапряжённости.

 

Диаметр горловины камеры

Диаметр горловины камеры из уравнения расхода воздуха будет:

 

где - расход воздуха кг/сек, и - температура и давление за компрессором (средние 420 К и 1,3∙10⁵ H/м²),

- скорость воздуха (обычно 120…160 м/сек),

- газовая постоянная для воздуха .

 

Объём жаровой трубы

 

Объём жаровой трубы определяют по величине теплонапряжённости камеры: , где

Q_к = -теплонапряжённость, которую можно принять ,

Н_и –теплота сгорания дж/кг, -коэффициент полноты сгорания, Р₂ –давление воздуха, поступающего в камеру, в - н/м², G_т –расход топлива.

 

 

Пример расчета основных размеров камеры сгорания для самолёта

 

Из технической характеристики самолёта известно:

 

Масса самолёта 37 т (СУ-37).

Дальность полёта 1700км.

Скорость V_П =1100 км/час.

Тяга по форсажу 14500 кгс.

Расход топлива 0,8 кг/сек для одного двигателя.

Расход топлива можно оценить по прототипу или по дальности полёта и ёмкости топлива.

Расход топлива

Заданный расход 0,8 кг/сек (керосин) при использовании воздуха как окислителя. Для двух двигателей .

 

КПД

 

Из уравнения (5) для основной камеры сгорания и используя значения теплоемкости (приложение 1) для температуры газа К имеем . Для расчета примем несколько заниженный КПД- ,взятый из прототипов.

 

Тяга двигателя

 

Определим тягу используя уравнение (5) приняв .

 

 

или

где .

Величина тяги двух основных двигателей P = 8800 кгс.

 

 

Размеры камеры сгорания по пункту 1.12.1

 

Диаметр горловины определим из приближённой схемы камеры

 

 

 

Рисунок 2 Подсчёт объёма камеры

 

Из пункта 1.12.1 для одной камеры:

 

 

где ,

- скорость входящего воздуха (берём минимальную).

Для этого способа существуют следующие соотношения:

 

,

;

 

Размер камеры по пункту 1.12.2

 

Имеем:

 

где - коэффициент полноты сгорания, z – число камер.

 

 

Таким образом размеры камеры необходимо несколько увеличить и добиться совпадения с размером подсчитанным по пункту 1.12.1 с точностью 5%.

Конструктивное проектирование камеры производим из полученных её параметров, по рис 1 и конструктивных примеров, показанных в приложе-ниях.

 

Прочность жаровой трубы

 

Прочность жаровой трубы (кроме вибропрочности) определяется характеристиками жаропрочности материала камеры, так как давление в камере имеет небольшие значения. Толщины металла стенок и другие размеры определяют из конструктивных соображений и по жаропрочности. По давлению P^* и Т^* необходимо определить для выбранного диаметра жаровой трубы- окружное напряжение как для цилиндрической оболочки.

 

Материал камеры

 

По величине температуры выбираются материалы исходя из жаропрочности.

Применяемые материалы для камер: ХН78Т (ЭИ435); ХН38ВТ(ЭИ703); ХН25Н16Т 7АР.

ПРИЛОЖЕНИЕ А

 

 

Графики для определения g_т

 

 

 

 

ПРИЛОЖЕНИЕ Б

 

Рисунок ПБ.1 -Камера сгорания

 

 

 

Рисунок ПБ 2- Узлы камеры

Свойство	Горючее
H2	Li	Be	B	C	Mg	Al	Керосин T-1
Атомная масса	1,01	6,94	9,01	10,81	12,01	24,3	26,98	-
Плотность, кг/дм3	0,0709*	0,476	1,84	2,3	2,25	1,74	2,7	0,8
Массовая удельная теплота сгорания Hи, МДж/кг	120**	42,98*	62,8*	58,82*	32,79	24,81*	30,98*	42,91
Объёмная удельная теплота сгорания Hv, МДж/дм3	8,51***	21,7	115,55	135,3	73,77	43,16	83,65	34,33
Удельная теплопроизводительность HT, кДж/кг
Стехиометрический коэффициент L0	34,2	4,99	7,7	9,6	11,5	2,85	3,85	14,9

ПРИЛОЖЕНИЕ В

 

* окисел в твёрдом теле

** газообразный водород при +25^оС

*** жидкий водород (-253^оС)

Список литературы