Расчет лучиотых тепловых потоков - Березаяская Б.Л.
Скачать (прямая ссылка):
7
toe сгорания от коэффициента избытка окислителя *с при различных значениях давления в камере сгорания (рм = ОД...50 MHa). Для выполнения более точного расчета можно воспользоваться таблицами приложения Ш. На графиках и в таблицах Ты-Тсо% т.е. максимальной температуре в камере сгорания при заданных значениях fiK ъ сс . Парциальные давления H2O9 CX)2 и других газов указаны в безразмерном виде, т.е. в долях от давления в камере сгорания fa = pa,:
В камере сгорания, как было указано выше, состав и температура газа неоднородны, оообенно в поперечном сечении. Обычно для расчета лучиотого потока от газа к стенке сложное отруйное течение продуктов сгорания заменяют приближенной трехолойной схемой. Непосредственно возле отенки находится приотеночный слой о относительно низкой температурой; в ядре потока, которое охватывает большую часть расхода', температура газа максимальна. Между приотеночным слоем и ядром потока в результате их перемешивания образуется промежуточный олой о переменным ооотавом и температурой.
При такой схеме лучистый тепловой поток будет складываться из трех потоков: I) от ядра потока. Это наиболее мощное излучение, которое, проходя через промежуточный и приотеночный олои, частично ими поглощается; 2) от промежуточного слоя, имеющего переменные параметры. Это излучение, проходя сквозь пристеночный слой, также чаотично им поглощается; 3) от пристеночного олоя. Расчет излучения такого газового объема выполнить нетрудно, ао на практике вполне достаточная точность получается при раочете излучения продуктов сгорания о ооредненными по камере ооставу и температуре продуктов сгорания.
Лучистый тепловой поток о учетом онижения его интенсивности из-за частичного поглощения в относительно холодном приотеночном слое расочитывается по формуле
где q? Mfnx^ лучиотый тепловой поток от продуктов сгорания, заполняющих камеру сгорания, расочитывается по составу и температуре при среднем соотношении компонентов в камере *mcp* V " коэффициент, учитывающий уменьшение интенсивности излучения из-за поглощения излучения в низкотемпературном приотеночном слое.
9
Коэффициент tp рекомендуется принимать: при раоходе в пристеночном слое 20...15$ при раоходе в пристеночном слое 15... 105? при тонком пристеночном слое, например
0,6...0,7; 0,7...0,8;
созданном пленочной завеоой
0,9...0/
0,95.
Учитывая приближенность расчетов излучения рекомендуется после вычисления максимального лучиотого теплового потока в конце камеры сгорания его распределение по длине камеры и сопла определять на оонове эмпиричеоких данных [3]:
1) начиная о расстояния 50...100 мм от головки камеры огора-ния и до сечения в докритичеокой чаоти сопла о диаметром 1,2 считать постоянным и равным ;
2) непосредственно возле головки принимать равным 0,25^,.«;
3) в докритичеокой чаоти сопла с относительным диаметром d> •{1/(JU4JrP и до критического сечения аппроксимировать соотношением
4) в критическом сечении сопла принимать равным 0,5 $ ;
5) в закритичеокой части сопла от критического сечения аппроксимировать соотношением
Ь - *АЛ % •
По результатам расчетов строится график распределения лучиотого теплового потока вдоль камеры сгорания и сопла.
Продукты сгорания ряда топ лив, например некислородосодерокащие окислители, не содержат H2O и CO2, но включают другие излучающие молекулы* Для приближенной оценки излучения в этом случае предлагается оледупций прием [3].
Тдк как при температуре сгорания 4000•.•450O К наибольшей излучательной способностью обладают водяные пары, то замена воех излучающих молекул в продуктах сгорания тем же чиолом молекул водяного пара приведет лишь к увеличению лучиотого потока.
Предлагается излучение продуктов сгорания вычиолять как излучение водяного пара б Нт0, имеющего плотность
где Z Pi - сумма парциальных давлений всех п излучающих в инфракрасной области спектра газов, содержащихся в продуктах сгорания.
Полученный таким образом лучистый тепловой поток будет несколько больше действительного* 10
(8)
3. ПРИМЕР РАСЧЕТА ЛУЧИСТОГО ТЕПЛОВОГО ПОТОКА.
Расчет дан для камері, рассмотренной в работах [I, 2].
Компоненты топлива: азотный тетраксид (AT) + аэрозия -50;
2,249; P11 = 50 МПа; среднее соотношение компонентов <* = 0,8, за счет внутреннего охлаждения сг^= 0,375.
Для расчета лучистых потоков, ооглаоно табл. I, следует использовать материал, приведенный в приложениях 1,8, П.8 и Ш.8.
Лучистый тепловой поток от продуктов сгорания в камере, имеющей относительно холодный приотеночный слой, определяется по формуле (7):
Лучистый поток при ос = 0,8 определяется по формуле (I):
где ?о = 5,67 ВтЛм^.К4); Тл = T00 = 3294 К (ом. приложения П.8 и Ш.8).
Эффективная степень черноты стенки при 6^7.= 0,8 определяется по формуле (2):
Если компоненты топлива оодержат химические элементы H^Nж О (ом* табл. 2), то отепень черноты излучающих газов продуктов сгорания рассчитывается по формуле (3):
6г = *со2 + 6и9о-*Нг0 6CO2-Линейный размер излучаемого газового слоя определяетоя по приближенной формуле t = I9 = 3*6 V/Fyf і/
