7.4.2 Подготовка данных для расчёта системы проточного охлаждения на ЭВМ

Выбираем материал стенки камеры - БрХ08.

Исходные данные включают в себя геометрические размеры газового тракта камеры, параметры газа на входе в сопло, параметры и теплофизические свойства охладителей, свойства материала стенки, её толщину и допустимые температуры системы регенеративного охлаждения. Геометрические размеры сняты с контура камеры.

Продольные размеры ,,,,, отсчитываются по оси сопла от его среза. Поперечные размеры ,,, отсчитывают по оси сопла. Также выписываем радиусы скругления профиля сопла ,, и углы и . Затем выбираем число участков N, на которое следует разбить контур сопла поперечными сечениями.

Для расчёта плотности конвективного теплового потока необходимы следующие данные:

n = k - показатель изоэнтропы расширения газа в сопле

- температура горячей поверхности стенки, К

- температура газа в пристеночном слое, К

- равновесная массовая теплоёмкость газа в пристеночном слое при постоянном давлении,

динамическая вязкость газа, .

Расчёт плотности лучистого теплового потока ведут с использованием следующих данных:

- температура газа в ядре потока, К,

степень черноты стенки

- давление газа в камере сгорания, МПа.

Для определения теплофизических свойств охладителя необходимо указать вид охладителя и его параметры:

- температура охладителя на входе в тракт охлаждения, К

- допустимая температура жидкости на выходе из тракта

охлаждения, К.

Расчёт зазора в кольцевом тракте охлаждения:

- толщина стенки, м

- коэффициент теплопроводности материала стенки при средней

температуре,

- максимальная скорость течения охладителя в тракте, м/с

- предельная температура холодной поверхности стенки, К

- предельная температура горячей поверхности стенки, К.

Все приведённые выше данные загружаются в компьютер, который выдаёт расчёт. Во всех сечениях температура горячей стенки не выходит за рамки допустимой, поэтому дополнительных мероприятий для обеспечения надежности теплозащиты проводить не требуется.

7.4.3 Проектирование оребрения стенки камеры и определение коэффициента эффективности оребрения

Оребрение выполняет следующие функции:

обеспечивает прочность стенки, нагруженной перепадом давления , и нагретой до высокой температуры;

улучшает теплоотвод от стенки в охладитель.

Необходимо выбрать параметры оребрения так, чтобы обеспечить прочность стенки, и минимальные потери давления охладителя в тракте. Расчёт ведётся для ряда сечений и полученные размеры каналов согласуют между участками стенки.

Толщину рёбер и их высоту по длине тракта охлаждения оставляют постоянными, а ширина канала b будет изменяться при изменении радиусов поперечного сечения камеры.

При выборе числа рёбер i необходимо учитывать условие:

,

где - максимальная ширина канала

,

где у_Т - предел текучести материала,

=1,5 - коэффициент запаса по текучести,

- перепад давления на стенке.

Оребрение в критическом сечении:

Рисунок 12 - Схема оребрения

;

;

.

Определяем шаг рёбер и ориентировочное число рёбер в критическом сечении:

;

Принимаем .

Теперь уточним S_p и b_кр:

;

.

Найдем зазор между стенками (высоту ребра):

Оребрение в расширяющейся части сопла:

;

;

Находим приблизительный радиус сечения №1:

м.

Найдем радиус сечения №2:

Найдем радиус сечения №3:

i₄ = 696;

Рассмотрим сечение на срезе сопла:

i_а = i₄ = 696;

Оребрение на цилиндрическом участке корпуса:

,

где , ;

i_с =i_кр.

Рассчитываем коэффициент эффективности в критическом сечении:

. Принимаем , .

Тогда,,

,

Результаты расчета приведены в таблице 2.

Таблица 2 - Результаты расчёта оребрения стенки