Заглавная страница Избранные статьи Случайная статья Познавательные статьи Новые добавления Обратная связь КАТЕГОРИИ: АрхеологияБиология Генетика География Информатика История Логика Маркетинг Математика Менеджмент Механика Педагогика Религия Социология Технологии Физика Философия Финансы Химия Экология ТОП 10 на сайте Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрацииТехника нижней прямой подачи мяча. Франко-прусская война (причины и последствия) Организация работы процедурного кабинета Смысловое и механическое запоминание, их место и роль в усвоении знаний Коммуникативные барьеры и пути их преодоления Обработка изделий медицинского назначения многократного применения Образцы текста публицистического стиля Четыре типа изменения баланса Задачи с ответами для Всероссийской олимпиады по праву Мы поможем в написании ваших работ! ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?
Влияние общества на человека
Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрации Практические работы по географии для 6 класса Организация работы процедурного кабинета Изменения в неживой природе осенью Уборка процедурного кабинета Сольфеджио. Все правила по сольфеджио Балочные системы. Определение реакций опор и моментов защемления |
Рабочий процесс в химических ракетных двигателяхСтр 1 из 5Следующая ⇒
3.1. Аэрогазодинамический нагрев в полёте При движении газа с гиперзвуковыми скоростями М>5 на процесс теплообмена существенное влияние оказывают явления диссоциации, рекомбинации и ионизации. Диссоциация - процесс разложения молекулярных соединений и атомов на их составляющие. Процесс сопровождается значительным поглощением тепла. Рекомбинация - процесс обратный диссоциации; происходит с выделением тепла. Существенная интенсификация данного процесса наблюдается при наличии катализатора, в качестве которого можно рассматривать поверхность летательного аппарата (ЛА). Ионизация - процесс отрыва свободных электронов от атомов. При М<20 ионизируется менее 1% воздуха. Поэтому при указанных режимах полета влияние ионизации на теплообмен можно не учитывать. В случае исследование теплообмена между поверхностью ЛА и газовым потоком при М<20 могут быть использованы зависимости, полученные в курсе «Термодинамика газовых потоков», с учетом влияния рассмотренных процессов на теплофизические свойства окружающей среды. При движении ЛА с космическими или околокосмическими скоростями в сильно разреженных слоях атмосферы протяжённость свободного пробега молекулы соизмерима, а в некоторых случаях превышает протяжённость летательного аппарата. Такая зона полета называется областью свободномолекулярного потока. При этом у поверхности ЛА отсутствует пограничный слой и математические зависимости полученные в курсе «Термодинамика газовых потоков», становятся не применимы. При полёте в области свободно молекулярного потока определяющим является критерий Кнудсена: где: М и Re - критерии Маха и Рейнольдса, соответственно; к - показатель адиабаты. В области свободномолекулярного потока величина критерия Кнудсена Кn >10. При 0,1>Кn>0,01 у поверхности ЛА образуется тонкий пограничный слой скользящий вдоль неё, в котором наблюдается резкое изменение параметров потока. Процесс соударения между потоком и поверхностью ЛА характеризуется коэффициентом аккомодации А. Его величина зависит от параметров потока и состояния поверхности; характеризует относительную энергию, передаваемую от молекулы к поверхности ЛА при их соударении.
При проведении технических расчетов величина А принимается равной 0,9. Процесс теплообмена в области свободно молекулярного потока с достаточной степенью точности характеризуется уравнением: где: - характеризует отношение скорости полёта ЛА к возможной скорости - критерий Прандтля. 3.2. Реакции химически активных газов Процессы расширения газов в значительной степени зависят от температуры и химического состава этих газов. С этой точки зрения все газы можно разделить на две группы: реагирующие (активные) и не реагирующие (пассивные). Активный газ — это газ, в котором при расширении происходят те или иные химические реакции; пассивный — расширяющийся без сопровождения химическими реакциями. Обычно, химические реакции, происходящие в газах при их расширении, отрицательно влияют на параметры термодинамического процесса и двигательной установки в целом. К таким реакциям относятся диссоциация, конденсация и ионизация. Так как диссоциация (процесс разложения молекулярных соединений на составляющие элементы) протекает с поглощением большого количества тепла, то это приводит к снижению температуры потока, то есть уменьшению его общей энергетики, а, следовательно, к ухудшению основных параметров двигателя. При расширении газового потока происходит снижение его температуры, а, следовательно, возможно явление конденсации — частичный переход рабочего тела из газообразного состояния в жидкое. Это отрицательно влияет на характеристики двигательной установки, уменьшая совершаемую газом полезную работу. Наглядное представление возникновения потерь от конденсации показано на рабочей диаграмме, рис.10.
Рис. 10 Ионизация — процесс отрыва электронов с внешних орбит электронейтральных атомов. Возникает при больших скоростях газового потока и обтекании им тел. Ионизация вызывает появление на выходе из сопла электрозаряженных частиц, вследствие чего наблюдается снижение тяги из-за взаи- моотталкивания одноимённо заряженных ионов рабочего тела. Кроме того, в процессе эксплуатации корпус летательного аппарата приобретает высокий электрический потенциал, что может вызвать электрический разряд между корпусом этого ЛА и другими электронейтральными или противоположно заряженными телами. При этом могут образоваться мощные кратковременные дуговые разряды, порой приводящие к серьёзным последствиям. Даже просто нахождение корпуса ЛА под высоким электрическим потенциалом уже может быть небезопасно для экипажа и приборов. Поэтому в случае процесса ионизации необходимо применять специальные устройства — нейтрализаторы, которые усложняют конструкцию двигателя и увеличивают его массу.
3.3. Потери в химических ракетных двигателях Рассмотрим идеальный ABCD и реальный abcd циклы РД в рабочей P-V диаграмме, рис. 11. Рис.11 АВ - изохорический процесс сжатия компонентов топлива в магистралях и турбонасосном агрегате (ТНА); ВС - изобарный процесс с подводом тепла Qi; горение топлива в камере его рания; CD - адиабатический процесс расширения газа в канале сопла; DA - изобарный процесс с отводом тепла Q2, происходящий за пределами двигателя; Площади ABCD и abс d - работы реального и идеального циклов РД, соответственно; Площадь аАВв - потери на сжатие; Площадь ЬСс - потери в камере сгорания; Площадь CDdc - потери в канале сопла; 16 Потери в камере обусловлены: а) диссоциацией; б) трением газа о стенки камеры; в) неполнотой сгорания топлива; г) разгоном газового потока по тракту камеры. Снижение потерь, обусловленных процессом диссоциации, может осуществляться путем: а) использования топлив, не склонных к процессу диссоциации; б) увеличения давления в камере сгорания до 300МПа. а) конденсацией; б) трением потока о стенки сопла; в) непараллельностью течения потока относительно оси камеры; г) неадиабатичностью процесса. 3.4. Скорость истечения газов из сопла ракетного двигателя Из теории газового потока известно, что для каждого поперечного сечения канала при установившемся режиме течения выполняется условие: сумма энтальпии i газового потока и его кинетической энергии Ек остается величиной постоянной.
Степень расширения газа в канале сопла равна:
Термический КПД:
Коэффициент тяги: где: К - безразмерный коэффициент тяги, характеризующий увеличение силы тяги за счёт расширяющейся части сопла; B=f(k) где: - относительная степень расширения сопла. 3.5. Оценка эффективности процессов в химических ракетных двигателях Для оценки качества работы ракетных двигателей используются энергетические коэффициенты полезного действия (к.п.д.) и импульсные коэффициенты потерь Энергетические к.п.д. г\ - учитывают совершенство процесса преобразования теплоты в работу, а импульсные коэффициенты потерь - потери энергии в элементах камеры ракетного двигателя.
где L ц - работа, совершаемая ракетным двигателем за цикл (эквивалентна площади abcd на рабочей P-V диаграмме, см. рис. 11). Нраб - теплота, выделяемая двигателем за цикл.
где - энергетический к.п.д. импульса давления; - энергетический к.п.д. в канале сопла; - термический к.п.д. 2.Импульсный коэффициент потерь в камере сгорания: Индексы «и» и «д» соответствуют идеальным и действительным значениям параметра. Принято считать, что ; , тогда 3.Импульсный коэффициент потерь в канале сопла: где: Кр - коэффициент тяги; Нижний предел изменения величины соответствует ДУ с малыми тягами, а верхний - с большими тягами. 4. Импульсный коэффициент потерь удельного импульса:
|
||||||||||||||||||||||||||||
Последнее изменение этой страницы: 2020-10-24; просмотров: 104; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы! infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 3.141.41.187 (0.029 с.) |