Расчет коэффициента избытка окислителя

Расчет коэффициента избытка окислителя

Цель расчета

О пределение значений коэффициента избытка окислителя для ядра потока и пристеночного слоя камеры сгорания, а также его среднего значения по поперечному сечению камеры сгорания.

Постановка задачи

Расчет коэффициента избытка окислителя без учета пристеночного слоя компонентов топлива

Пристеночный слой в камере сгорания является защитным для стенок камеры от воздействия высоких температур. Температуру газового потока у стенки КС снижают, подавая в пристеночный слой один из компонентов в избытке по сравнению с известным соотношением компонентов топлива в ядре. В результате параметры пристеночного слоя отличаются от параметров ядра форсуночной головки, т. е. по всему сечению КС параметры не одинаковы. В расчетах первого уровня приближения этим отличием можно пренебречь.

Теоретический удельный импульс тяги двигателя в пустоте для различных значений находят по справочнику Глушко и представляют найденные значения в форме таблицы (см. табл. 6). По найденным значениям строят график изменения теоретического удельного импульса тяги в зависимости от значений коэффициента избытка окислителя вида (рис. 10). По графику (рис. 10) находят , т. е. такое значение коэффициента избытка окислителя, которое обеспечивает максимальный удельный импульс тяги проектируемого двигателя.

Расчет с учетом пристеночного слоя компонентов топлива

Расчет коэффициента избытка окислителя с учетом пристеночного слоя компонентов топлива в КС производится в следующем порядке: вначале находят значения параметров продуктов сгорания для ядра потока, потом – для пристеночного слоя, затем – осредненные значения по сечению камеры сгорания.

Используя полученный выше график зависимости , выбирают несколько значений в окрестности оптимальной точки этого графика (слева и справа от оптимального значения ). Выбранные таким образом соответствуют ядру форсуночной головки, поэтому им в таблице 7 присваивается дополнительный нижний индекс «я».

Для значений (табл. 7) находят в справочнике Глушко соответственные значения параметров продуктов сгорания: плотность газов для ядра потока и удельный импульс тяги .

Потребное значение проектируемого двигателя находят по справочнику Глушко подбором, с учетом обеспечения температуры газового потока у стенки КС не более , а также c учетом заданного давления в камере сгорания и выписывают соответственные ему значения параметров газа в пристеночном слое проектируемого двигателя: температуру газов, плотность газов, удельный импульс тяги ( ).

Относительный расход газа в пристеночном слое выбирают с учетом данных статистики, для камер сгорания с тягой .

Затем определяют относительный расход топлива через ядро газового потока определяют по формуле

Среднее значение плотности топлива по поперечному сечению камеры сгорания находят по формуле

Среднее по поперечному сечению камеры сгорания теоретическое значение удельного импульса тяги в пустоте определяют по формуле

Для каждого по формуле находят произведение параметров: плотности и удельного импульса тяги.

Затем выбирают максимальное значение произведения и определяют соответственное ему .

Далее находят стехиометрическое соотношение компонентов топлива . Оно позволяет рассчитать весовое соотношение компонентов топлива для ядра потока и пристеночного слоя камеры сгорания по формулам: