Го пояса завес большого расхода

Число отверстий z₂ в поясе завес:

где - шаг отверстий по диаметру камеры, принимаемы в пределах (10-50 мм). Примем для расчетов, что м.

И тогда расход охладителя через одно отверстие 2-го пояса:

Определим диаметр отверстия:

где - коэффициент расхода (

- перепад давления между трактом охлаждения и камерой сгорания

- давление в тракте охлаждения

- гидравлическое сопротивление на участке от пояса завес для 2-го пояса.

 

9.4. Конструкция поясов завес

Важными конструктивными узлами камер ЖРД является пояса завес, организующие внутреннее завесное охлаждение по периметру внутренней стенки.

Необходимо помнить, что при конвективном (наиболее мощном) теплообмене между продуктами сгорания и стенкой участвует только пограничный слой - тонкий слой газа непосредственно примыкающий к стенке. Поэтому при организации эффективного, то есть экономичного и надежного внутреннего охлаждения, достаточно насыщать "холодными" (жидкими или газообразными) продуктами сгорания только сам пограничный слой.

Эффективность охлаждения будет выше если по длине камеры разместить несколько поясов завес с минимальными расходами охладителя. В курсовом проекте мы приняли и рассчитали два пояса завесы. расход через пояс завесы определяется многими факторами, к числу которых относятся: задача, возлагаемая на завесное охлаждение; их расположение; немаловажную роль играет и конструктивные особенности поясов завес.

На практике же несмотря на высокую эффективность внутреннего завесного и проточного охлаждения, ограничиваются внутренним заградительным " от головки" охлаждением. В курсовом проекте по расчетам проточного охлаждения не достаточно и мы применили два пояса завес.

Конструктивных решений узла завесы, как и других любых, в настоящее время очень много, но все они имеют одни и те же узлы.

Первый пояс завесы является вспомогательным, то есть дополняет заградительное охлаждение пристеночного слоя, создаваемое смесительной головкой через периферийные форсунки и ее расход должен быть минимальным, всего 40% от основного расхода, приходящего на пояса завес. При меньших расходах равномерное распределение компонента обеспечивается некоторым усложнением конструкции самой завесы и камеры соответственно. Одним из видов конструкторских решений с маленьким расходом пояс завесы, изображенный на рис. 9.2. Пояс представляет собой отдельный узел, ввариваемый в камеру сгорания двигателя. Он состоит состоит из распределительного коллектора 1, расходной шайбой 2, тангенциальных каналов 3, камеры 4, спиральных каналов 5 и конической расточки 6. Схема этого пояса завесы такова: распределительный коллектор 1 обеспечивает одинаковое давление на входе в тангенциальные каналы 3. Дозировка компонента на завесу осуществляется расходной шайбой 2. Тангенциальные каналы 3 посредством закрутки компонента равномерно заполняют камеру 4 тонким слоем и обеспечивают одинаковое распределение на входе в спиральные каналы 5. Спиральные каналы 5 образуются зубцами, которые изготавливаются сетчатой накаткой. Большое количество спиральных каналов 5 обеспечивает равномерное распределение охладителя по всему периметру внутренней стенки. В результате закрутки потока, истекающих из спиральных каналов 5, компонент центробежными силами подается на коническую расточку 6.

Рис.9.2. 1-й пояс завес малого расхода.

На рис. 9.3. показана одна из самых простых конструкций пояса завесы. Это 2-й пояс завесы большего расхода распложенный перед самыми теплонапряженными участками камеры двигателя. Конструкция этого пояса такова, что охлаждающая жидкость отбирается прямо из охлаждающего тракта, который в сечении завесы образует небольшой распределительный коллектор 1. Из входного коллектора 1 жидкость поступает в каналы - круглые отверстия 3, тангенциально расположенные в стенке камеры. Для обеспечения равномерности распределения расхода по периметру окружности число каналов 3 должно быть достаточным, в нашем случае 24 отверстия с шагом между собой в 20 мм, и кроме того, перед выходом на наружную поверхность 4 стенки жидкость должна перемешиваться в специальной кольцевой проточке 2, выполняющего здесь роль выходного коллектора завесы.

Рис. 9.3. 2-й пояс завесы большого расхода.

Несмотря на простоту конструкции и "красивый" внешний вид камеры, этот и подобные ему варианты завесы не очень распространенны. Но мы в курсовом проекте примем именно таковой вариант конструкции для 2-го пояса завесы. Главный их недостаток-невозможность точной калибровки расхода завесы по результатам гидравлических испытаний камеры после ее изготовления. Это вызвано тем, что колебания расходных характеристик пояса завесы определяются в этом случае, с одной стороны, допусками на изготовление и обработку каналов завесы, а с другой, -отклонениями давления жидкости в охлаждающем тракте в сечении завесы. Оба эти показателя на практике могут иметь большой разброс, из за чего расходные характеристики и, естественно, эффективность завесы могут сильно изменяться в различных экземплярах одних и тех же камер.