Содержание
4.3 Определение объёма камеры сгорания двигателя. Расчет камеры жидкостного ракетного двигателя
Баллистическая ракета РД-583 (РН Зенит-3)
2) Профилирование камеры сгорания и сопла.
3) Построить график изменения газодинамических характеристик потока: скорости W, давления p и температуры T по длине сопла.
1.Краткие теоретические сведения о Р-5
В конструкции ракеты Р-5 впервые оба топливных бака были сделаны несущими…
Баллистическая ракета РД-583 (РН Зенит-3)
3.Профилирование камеры сгорания и сопла
Исходные данные:
Тяга ракетного двигателя P=440 кН
Давление на срезе сопла pa=50кПа
Давление за срезом сопла ph=100кПа
Газовая постоянная на срезе сопла Ra=317
Температура на срезе сопла Ta=2362 К
Скорость продуктов сгорания на срезе сопла Wa=3020…
Газотурбинный двигатель для привода электрогенератора на базе ДО-49
3. РАСЧЕТ И ПОСТРОЕНИЕ ЭСКИЗА КАМЕРЫ СГОРАНИЯ
компрессор газотурбинный двигатель диффузор
Камеры сгорания — важный узел двигателя, работающий в тяжелых условиях механических нагрузок и высоких тепловых напряжений.
..
Нагревательная печь с выкатным подом и ГНП горелками
Расчет объема и состава продуктов сгорания при сжигании 1м3 газа
Найдем объем продуктов сгорания при б=1:
, где
— объем продуктов сгорания CO2 и SO2,
Тогда выход продуктов сгорания при сжигании 1м3 газообразного топлива при б=1…
Расчет и профилирование проточной части винтовентиляторного двигателя
Расчет камеры сгорания
Распределение по длине КС
— в начале КС
— в конце зоны горения
Расход горючего
— секундный
— часовой
Распределение воздуха
— расход первичного воздуха
— расход вторичного и смесительного воздуха
— расход воздуха в жаровой трубе и конце…
Расчет и профилирование проточной части компрессора воздушно-реактивного двигателя
3. Проектирование камеры сгорания
компрессор турбина реактивное сопло лопатка
Расчет камеры сгорания проводится по методике [4].
Камеры сгорания газотурбинных двигателей и установок представляют собой наиболее сложный узел…
Расчет и профилирование проточной части компрессора воздушно-реактивного двигателя
3.
2 Расчет кольцевой камеры сгорания на ПЭВМ
Таблица 3.1- исходные данные:
38.9 766.0 1485.0 2077000 0.950 0.980 0.99 0.85
14.8 43e6 3.570 0.5 1.5
0.517 0.919 0.608 0.798 1.30 0.519
0.942 0.612 0.556 0.550 1.000
0.667 2.600 0.556 0.600 1.06
1.000 1.000 1.000
Расчет выполняем с помощью программы GDR KS.EXE.
Таблица 3…
Расчет камеры жидкостного ракетного двигателя
5.2 Протяженность цилиндрической части камеры сгорания
а) Объём сужающейся части сопла
б) Объём цилиндрической части камеры:
Vц = Vk — Vc = 0,0084 — = 0…
Расчет камеры жидкостного ракетного двигателя
9. Проектировочный расчет системы охлаждения камеры сгорания
Эффективность системы охладителя камер ЖРД во многом определяет надежность и экономичность двигателя…
Расчет камеры жидкостного ракетного двигателя
10. Проектировочный прочностной расчет узлов камеры сгорания
Цель расчета состоит в определении толщин основных элементов камеры:
— днищ форсуночной головки;
— наружной оболочки цилиндрической части камеры.
..
Расчет основных проектных параметров ЖРД
7. Построение профиля камеры сгорания
7.1 Профилирование докритической части канала
Расчёт докритической части канала, и построение профиля производится на основе эмпирических зависимостей…
Расчет основных узлов газотурбинного двигателя
2. РАСЧЕТ КАМЕРЫ СГОРАНИЯ
На проектируемой установке камера сгорания размещается в кольцевом пространстве над компрессором, что объясняется требованиями сокращения осевых габаритов двигателя…
Расчет основных узлов газотурбинного двигателя
2.2 Расчет камеры сгорания
Расход топлива
Расходы воздуха в характерных сечениях КС:
;…
Тепловой расчёт двигателя внутреннего сгорания марки 8ЧНСП 3А 22/28-2 и построение индикаторной диаграммы
Выбор камеры сгорания и способа смесеобразования
В связи с тем, что при сгорании необходимо обеспечить тонкость распыливания топлива, и распределить его мелкие капели равномерно по пространству камеры сгорания, выбираем неразделенную камеру сгорания с объёмным способом смесеобразования.
..
Узел компрессора газотурбинного двигателя
6. Расчет наружного корпуса камеры сгорания на прочность от действия перепада давлений
Напряжённое состояние оболочки, за исключением участков, расположенных вблизи фланцев или мест действия сосредоточенных сил, достаточно точно определится на основании безмоментной теории [5]…
|
КАТЕГОРИИ: Археология
ТОП 10 на сайте Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрации Техника 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.
|
⇐ ПредыдущаяСтр 2 из 7Следующая ⇒
4.1. Определение коэффициентов потерь При расчете параметров камеры потери учитываются с помощью системы импульсных коэффициентов. 1) Опыт показывает, что значения для современных ЖРД ограниченны в пределах (0,95…0,99) Примем значения =0,96 , так как нижний предел свойствен для двигателей небольших тяг. 2) Коэффициент определяет потери в сопловом блоке, которые включают потери на трение и потери на рассеивания вектора скорости потока в выходном сечении сопла. Для расчета коэффициентов потерь воспользуемся соотношениями: где ; (90 — )- угол расширяющей части сопла на его срезе, для современных ЖРД назначается в пределах
3) Общее значение потерь в камере двигателя определяем коэффициентом который учитывает потери в целом в камере и сопловом блоке.
4.2. Расчет действительных значений параметров камеры двигателя Исходные данные для расчета: Тяга двигателя . Атмосферное давление = ( Прототип — (БР) — баллистическая ракета. Давление в камере- Коэффициент потерь в камере сгорания — =0,97 Коэффициент потерь в сопловом блоке — 1) Удельный импульс тяги: 2) Расход топлива через камеру двигателя:
3) Диаметр и площадь выходного сечения сопла: 4) Диаметр и площадь критического сечения сопла:
4.3. Расчет площади и диаметра смесительной головки камеры
Геометрические параметры смесительной головки: а) минимально возможное значение относительной площади поперечного сечения камеры Значение лежит в допустимом диапазоне изменения указанной величины, б) относительная расход-напряженность смесительной головки с/м
в) площадь и диаметр камеры г) длина смесительной головки м.
4.4. Определение объема камеры сгорания двигателя
а) Выбор значения приведенной длины камеры — . Прототипом проектируемого двигателя является ЖРД без дожигания, поэтому приведенная длина камеры =0,5 м. б) Объем камеры сгорания . в) время пребывания топлива в камере Значение лежит в допустимом диапазоне изменения указанной величины, Профилирование сопла
5.1. Профилирование сужающей части сопла Форма сужающейся части сопла практически не влияет на удельный импульс тяги, но в то же время от геометрии сопла зависит подогрев охладителя, т.к. плотность теплового потока от газа к огневой стенке обратно пропорциональна радиусу проточной части. Согласно методике построения газодинамического профиля сопла, радиус округлений в зоне критического сечения со стороны сужающейся части равен 1,5r* , то есть существенно меньше, чем в случае выполнения указанной зоны сопла параболической формы. Параболическая форма сужающей части сопла не влияет на потери в месте сопряжения с расширяющейся частью сопла, т. к. обтекание тупого угла сверхзвуковым потоком протекает без завихрения (являются безотрывным). В курсовом проекте примем метод профилирования сопла параболической формой. Уравнение параболы для сужающейся части примем: Исходными данными для нахождения и являются: — радиус критического сечения сопла- м. — радиус цилиндрической части камеры- м. Угол касательной в месте соединения параболы с расширяющейся частью сопла принимается в пределах , а с цилиндрической частью камеры . С ростом значений углов и протяженность сужающейся части при заданных значениях и увеличивается, а энергетические потери падают. Примем , а тогда , следовательно . Составим уравнение: прологарифмируем: получаем: nc=3,133.
Найдем : Уравнение параболы сужающейся части Длину сужающейся части сопла определим из уравнения параболы (от точки пересечения параболы с осью камеры — точка «0», рис. 5.1, см. Приложение) Длина сужающейся части сопла может варьироваться изменением углов и . Для построения параболы (профиля сопла) зададим несколько значений радиусов в диапазоне от и и определим по формуле . Результаты расчетов сведем в Таблицу №5.1. Таблица №5.1.
По полученным расчетам произведем построение и профилирование сужающей части сопла ( Рис. Рис. 5.1. Построение профиля сужающейся части сопла.
5.2. Протяженность цилиндрической части камеры сгорания Длина цилиндрической части камеры рассчитаем на базе геометрических предпосылок и соотношений. Объем сужающейся части сопла приравниваем объему эквивалентного усеченного конуса с диаметрами оснований и . Объем цилиндрической части камеры сгорания: протяженность цилиндрической части камеры сгорания:
5.3. Профилирование расширяющейся части сопла Форма расширяющейся части сопла определяет вес сопла, величину подогрева охладителя, потери и плотность теплового потока в критическом сечении. В настоящее время расширяющаяся часть сопла профилируется методом характеристик; при этом получаемая форма сопла близка к параболической. В современных двигателях расширяющаяся часть сопла выполняется с угловым входом. Этим достигается уменьшение длины и массы сопла, снижения подогрева охладителя, что обеспечивает падение плотности теплового потока в критическом сечении и улучшает условия охлаждения. Исходные данные: — радиус критического сечения сопла- м. — радиус среза сопла — м. — угол касательной в критическом сечении , примем что . -угол касательной на срезе сопла , примем что . С ростом значений углов и при неизменных радиусах критического сечения и среза сопла наблюдается снижение энергетических потерь в двигателе с одновременным увеличением протяженности расширяющейся части сопла. Уравнение параболы расширяющейся части сопла Получим значения углов по касательной: , . Составим уравнение: прологарифмируем: получаем: nр=1,961.
Найдем : Длину расширяющейся части сопла определим из уравнения параболы Для построения параболы (профиля сопла) зададим несколько значений радиусов в диапазоне от и и определим по формуле . Результаты расчетов сведем в Таблицу №5.2.
Таблица № 5.2.
Результаты проектирования расширяющейся части сопла показали, что ее протяженность входит в рамки разумных пределов. По полученным расчетам произведем построение профиля расширяющейся части сопла ( Рис. 5.2.). Рис. 5.2. Построение профиля расширяющейся части сопла.
5.4. Построение газодинамического профиля камеры ЖРД На изображения газодинамического профиля указываются конкретные размеры, полученные в результате расчетов. ( Рис. 5.3.). рис 5.3. Газодинамический профиль камеры.
⇐ Предыдущая1234567Следующая ⇒ Читайте также: Организация работы процедурного кабинета Статус республик в составе РФ Понятие финансов, их функции и особенности Сущность демографической политии | ||||||||||||||||||||||||||||
|
|
Последнее изменение этой страницы: 2017-02-17; просмотров: 311; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы!
infopedia.
|
Определение реакций опор и моментов защемления
Поэтому подогрев охладителя при параболической форме сопла будет меньше, чем в случае проектирования профиля сопла методом дуг и окружностей.
5.1.).
РАСЧЕТНЫЕ УРАВНЕНИЯ
РАСЧЕТНЫЕ УРАВНЕНИЯ
РАСЧЕТНЫЕ УРАВНЕНИЯ
В следующем разделе подробно описаны упрощенные уравнения для
проектирование малых жидкостных ракетных двигателей. Номенклатура для
конструкция двигателя показана на рис. 6.
Рис. 6 Конфигурация конструкции двигателя
Форсунка
Площадь поперечного сечения горловины сопла может быть рассчитана, если
общий расход топлива известен, а топливо и рабочие
условия выбраны. Предполагая теорию идеального газа:
, где R = газовая постоянная, определяемая как R = R_bar/M. R_bar — это
универсальная газовая постоянная, равная 1545,32 фут-фунт/фунт(град)Р, а М –
молекулярная масса газа. Молекулярная масса горячего газа
продуктов сгорания газообразного кислородно-углеводородного топлива около 24,
так что R составляет около 65 фут-фунт/фунт (градус) R.
Гамма, , отношение газа
удельная теплоемкость и представляет собой термодинамическую переменную, которую читатель
рекомендуется читать в другом месте (см. Библиографию). Гамма составляет около 1,2 для продуктов
сжигания газообразного кислородного/углеводородного топлива.
92
Tt – температура газов на срезе сопла.
температура газа на срезе сопла меньше, чем при горении
камере из-за потери тепловой энергии при ускорении газа до
локальная скорость звука (число Маха = 1) в горловине. Следовательно
Для = 1,2
Tc – температура пламени в камере сгорания в градусах Ренкина.
(градус R), заданный
Pt – давление газа на срезе сопла. Давление на
горловина сопла меньше, чем в камере сгорания из-за
ускорение газа до местной скорости звука (число Маха = 1)
в горле. Следовательно
Для = 1,2
Теперь горячие газы должны быть расширены в расширяющейся части
сопло для получения максимальной тяги. Давление этих газов будет
уменьшается по мере того, как энергия используется для ускорения газа, и теперь мы должны найти
та часть сопла, где давление газа равно атмосферному
давление. Эта область затем будет областью выхода сопла.
Число Маха отношение скорости газа к местной
скорость звука. Число Маха на выходе из сопла определяется как
идеальное выражение расширения газа
P c это давление в камере сгорания и P атм это
атмосферное давление или 14,7 фунтов на квадратный дюйм.
Выходное сечение сопла, соответствующее выходному числу Маха
в результате выбора давления в камере определяется выражением
Поскольку гамма зафиксирована на уровне 1,2 для газообразного кислородно-углеводородного топлива.
продукты, мы можем рассчитать параметры для будущего использования конструкции; в
результаты сведены в Таблицу III.
ТАБЛИЦА III
Параметры сопла для различных камер
давление, = 1,2, Patm = 14,7 фунтов на квадратный дюйм
| P c | M e | A e /A t | T e /T c |
|---|---|---|---|
| 100 | 1. 95 | 1.79 | 0.725 |
| 200 | 2,74 | 2,74 | 0,65 |
| 300 | 2,55 | 3,65 | 0,606 |
| 400 | 2,73 | 4,6 | 0,574 |
| 500 | 2,83 | 5,28 | 0,55 |
Соотношение температур между газами в камере
а на выходе из сопла определяется выражением
Диаметр горловины сопла определяется выражением
а выходной диаметр равен
Хорошее значение полуугла схождения сопла (бета) (см. рис. 3)
составляет 60 град. Полуугол раскрытия сопла (альфа) не должен быть
более 15 градусов для предотвращения потерь внутреннего потока сопла.
Камера сгорания
Параметр, описывающий объем камеры, необходимый для
Полное сгорание – это характерная длина камеры L*, которая
дан кем-то
, где Vc – объем камеры (включая сужающееся сечение
сопла), в кубических дюймах, а At – площадь горловины сопла.
(дюйм2). Для газообразного кислородного/углеводородного топлива L* составляет от 50 до 100 дюймов.
подходит. L* действительно заменяет определение патронника
время пребывания реагирующих компонентов топлива.
Для уменьшения потерь из-за скорости потока газов в
камера, площадь поперечного сечения камеры сгорания должна быть на
не менее чем в три раза больше площади горловины сопла. Это соотношение известно как
«коэффициент сжатия».
Площадь поперечного сечения камеры сгорания определяется выражением
Объем камеры определяется выражением
Для небольших камер сгорания сходящийся объем составляет около 1/10
объем цилиндрической части камеры, так что
Диаметр камеры для малых камер сгорания (уровень тяги менее
чем 75 фунтов) должен быть в три-пять раз больше диаметра горловины сопла.
таким образом, инжектор будет иметь полезную площадь лица.
Толщина стенки камеры
Камера сгорания должна выдерживать внутреннее
давление горячих дымовых газов. Камера сгорания также должна
быть физически прикреплен к рубашке охлаждения и, следовательно,
толщина стенки камеры должна быть достаточной для сварки или пайки
целей. Поскольку камера будет представлять собой цилиндрическую оболочку, рабочая
напряжение в стене определяется выражением
, где P — давление в камере сгорания (без учета
влияние давления теплоносителя на наружную сторону кожуха), D — среднее значение
диаметр цилиндра, а t w — толщина цилиндра
стена. Типичным материалом для небольших камер сгорания с водяным охлаждением является
медь, для которой допустимое рабочее напряжение составляет около 8000 фунтов на квадратный дюйм.
поэтому толщина стенки камеры сгорания определяется выражением
Минимальная толщина; на самом деле толщина должна быть
несколько больше, чтобы учесть сварку, коробление и напряжение
концентрация. Толщина стенки камеры и сопла
обычно равны.
Уравнение (22) также можно использовать для расчета толщины стенки
рубашки водяного охлаждения. Здесь снова значение t w будет
минимальная толщина, поскольку факторы сварки и конструктивные соображения (например,
как уплотнительные кольца, канавки и т. д.) обычно требуются стенки толще, чем
те, которые указаны уравнением напряжения. Новое значение допустимого напряжения
должен использоваться в уравнении (22) в зависимости от материала оболочки
выбран.
Охлаждение двигателя
Любитель не должен строить неохлаждаемые ракетные двигатели
так как они могут работать только короткое время и их конструкция требует
доскональное знание тепло- и массообменной техники. Охлажденный
ракетные двигатели имеют возможность охлаждения некоторых или всех металлических частей.
вступает в контакт с горячими дымовыми газами. Инжектор
обычно самоохлаждаются набегающим потоком топлива.
камера сгорания и сопло обязательно требуют охлаждения.
Рубашка охлаждения обеспечивает циркуляцию охлаждающей жидкости, которая в
в случае летных двигателей обычно используется одно из топлив.
Однако для статических испытаний и любительской эксплуатации вода является единственным
рекомендуется охлаждающая жидкость. Рубашка охлаждения состоит из внутренней и внешней
стена. Камера сгорания образует внутреннюю стенку и другую
концентрический, но больший цилиндр обеспечивает внешнюю стенку. Космос
между стенками служит проходом теплоносителя. Горловина сопла
область обычно имеет наибольшую интенсивность теплообмена и составляет,
следовательно, труднее всего охладить.
Энерговыделение на единицу объема камеры ракетного двигателя составляет
очень большой и может быть в 250 раз больше, чем у хорошего парового котла или в пять
раз больше, чем в камере сгорания газовой турбины. Скорость теплопередачи
ракетного двигателя обычно в 20-200 раз больше, чем у хорошего котла.
Таким образом, очевидно, что охлаждение ракетного двигателя является
трудная и ответственная задача. Полная конструкция теплопередачи
ракетный двигатель чрезвычайно сложен и обычно выходит за рамки
возможности большинства строителей-любителей. Некоторые важные эмпирические
однако доступны рекомендации по проектированию, которые перечислены ниже:
- Используйте воду в качестве охлаждающей жидкости.
- Используйте медь для камеры сгорания и стенок сопла.
- Скорость потока воды в рубашке охлаждения должна быть 20-50 футов/сек.
- Скорость потока воды должна быть достаточно высокой, чтобы не происходило кипения.
- Вытяните рубашку водяного охлаждения за лицевую сторону форсунки.
- Необходим постоянный поток охлаждающей воды.
Теплообмен
Наибольшая часть тепла, переданного из горячей камеры
газы к стенкам камеры конвекцией. Количество тепла
переданные путем проведения, невелики, а сумма, переданная
излучение обычно составляет менее 25% от общего количества. Стены камеры
должны поддерживаться при такой температуре, чтобы прочность материала стенки
достаточно для предотвращения отказа. Материальный отказ обычно происходит из-за
либо повышая температуру стенки со стороны газа, чтобы ослабить,
расплавиться, или повредить материал стены, или повысить температуру стены
со стороны жидкого хладагента, чтобы испарить жидкость рядом с
стена. Последующий отказ вызван резким
повышение температуры в стене, вызванное избыточной теплоотдачей
кипящий хладагент.
92 секунды
A = площадь теплопередачи, дюйм2
w_w = расход охлаждающей жидкости, фунт/сек
c_p = удельная теплоемкость охлаждающей жидкости, БТЕ/фунт(градус) F
T = температура охлаждающей жидкости на выходе из рубашки, град F
Ti = температура охлаждающей жидкости на входе в рубашку, град F
использование этого уравнения будет проиллюстрировано в разделе «Пример».
Расчет конструкции.
Материалы
Стенки камеры сгорания и сопла должны выдерживать
относительно высокая температура, высокая скорость газа, химическая эрозия и
высокий стресс. Материал стен должен обладать высокой теплопроводностью.
показатели (что означает хорошую теплопроводность), но в то же время
иметь достаточную прочность, чтобы выдерживать давление в камере сгорания.
Требования к материалам являются критическими только в тех частях, которые входят в
прямой контакт с пороховыми газами. Другие компоненты двигателя могут быть
из обычного материала.
Как только материал стенки работающего ракетного двигателя начинает
провал, окончательное прогорание и разрушение двигателя крайне
стремительный. Даже небольшое отверстие в стенке камеры почти
немедленно (в течение одной секунды) открыть в большую дыру, потому что горячий
камерные газы (4000-6000 градусов по Фаренгейту) будут окислять или расплавлять соседние
металл, который затем сдувается, подвергая новый металл воздействию горячих газов.
Экзотические металлы и сложные технологии изготовления используются в
современные космические и ракетные ракетные двигатели, обеспечивающие легкость
структура, абсолютно необходимая для эффективного запуска и полета
транспортные средства. Эти передовые металлы и методы изготовления далеки
за пределами досягаемости серьезного строителя-любителя. Однако использование
из более обычных (и гораздо менее дорогих) металлов и изготовления
методы вполне возможны, за исключением того, что летный двигатель будет
не результат. Так как почти все любительские ракетные стрельбы должны быть
проводится на статическом испытательном стенде, это не является серьезным ограничением для
строитель-любитель. Опыт работы с различными ракетами
конструкции двигателя приводит к следующим рекомендациям для любителей
ракетные двигатели:
- Камера сгорания и сопло должны быть обработаны в одном
шт., из меди. - Те части форсунки, которые соприкасаются с горячими газами камеры, должны
также изготавливаться из меди. - Рубашка охлаждения и детали форсунки, не соприкасающиеся с
горячие пороховые газы должны быть изготовлены из латуни или нержавеющей стали.
стали. - Квалифицированные станочные и сварочные работы необходимы для производства безопасного
и пригодный для использования ракетный двигатель. Дрянное или небрежное мастерство, или плохое
сварных швов, может легко привести к отказу двигателя.
Форсунки
Функцией инжектора является введение топлива в
камеру сгорания таким образом, чтобы обеспечить эффективное сгорание
происходить. Есть два типа форсунок, которые может использовать любительский покупатель.
рассмотреть для небольшой конструкции двигателя. Одним из них является попадание
струйная форсунка, в которой окислитель и топливо впрыскиваются через
количество отдельных отверстий, чтобы результирующие пряди пересекались с
друг друга. Поток топлива будет сталкиваться с потоком окислителя и
оба распадаются на мелкие капли. При использовании газообразного кислорода в качестве
окислитель, а в качестве топлива используется жидкий углеводород,
столкновение потока жидкости с высокоскоростным потоком газа
приводит к диффузии и испарению, вызывая хорошее перемешивание и
эффективное сгорание. Недостатком этого типа инжектора является то, что
чрезвычайно маленькие отверстия необходимы для малых скоростей потока двигателя и
гидравлические характеристики и уравнения, обычно используемые для прогнозирования
параметры инжектора не дают хороших результатов для малых отверстий.
маленькие отверстия также трудно просверлить, особенно в мягкой меди.
93
г = гравитационная постоянная, 32,2 фута/сек2
Cd = коэффициент расхода отверстия
Коэффициент расхода для простого отверстия правильной формы будет
обычно имеют значение от 0,5 до 0,7.
Скорость впрыска или скорость потока жидкости
выходящий из отверстия, определяется
Падение давления впрыска от 70 до 150 фунтов на кв. дюйм или впрыск
скорости от 50 до 100 фут/с обычно используются в небольших жидкотопливных
ракетные двигатели. Падение давления впрыска должно быть достаточно высоким, чтобы
устранить неустойчивость горения внутри камеры сгорания, но
не должен быть настолько высоким, чтобы резервуар и система наддува использовались для
подача топлива в двигатель наказывается.
Инжектор второго типа представляет собой распылительную насадку, в которой коническая,
сплошной конус, полый конус или другой тип распылительного листа.
полученный. Когда жидкое углеводородное топливо нагнетается через форсунку
форсунки (аналогичные тем, что используются в домашних масляных горелках) полученное топливо
капли легко смешиваются с газообразным кислородом и в результате
смесь легко испаряется и сгорает. Форсунки особенно
привлекательным для строителя-любителя, так как несколько компаний производят
их коммерчески для масляных горелок и других применений. Любитель
необходимо только определить размер и характеристики распыления, необходимые для
его конструкция двигателя и правильная форсунка могут быть приобретены
по низкой цене. На рис. 7 показаны два типа инжекторов.
Использование коммерческих распылительных форсунок для ракет любительской постройки
двигателей настоятельно рекомендуется.
Рис. 7 Топливные форсунки для ракетных двигателей Amatuer.
Системы сжигания
Системы сжигания
Ханну Яаскеляйнен, Магди К. Хайр
Это предварительный просмотр статьи, ограниченный некоторым исходным содержанием. Для полного доступа требуется подписка DieselNet.
Пожалуйста, войдите в систему , чтобы просмотреть полную версию этого документа.
- Переменная степень сжатия
- Охлаждение поршня
Abstract : Системы сжигания включают множество параметров, влияющих на процесс сгорания. В этой статье обсуждаются некоторые аспекты, связанные с геометрией камеры сгорания, потоком в цилиндре и степенью сжатия.
- Введение
- Геометрия камеры сгорания
- Внутрицилиндровый поток
- Степень сжатия
Введение
Системы сгорания включают множество факторов, влияющих на процесс сгорания. К ним относятся:
- Форсунка топливная,
- характеристики впрыска топлива,
- газовый состав в цилиндрах,
- характеристики потока в цилиндрах,
- геометрия камеры сгорания,
- и
- размер цилиндра.
Степень сжатия
Во всех системах сгорания эти факторы должны работать вместе, чтобы гарантировать, что процесс сгорания, будь то традиционный или усовершенствованный, достигает требуемых показателей производительности и выбросов.
В этой статье обсуждаются некоторые аспекты, связанные с геометрией камеры сгорания, потоком в цилиндре и степенью сжатия.
Геометрия камеры сгорания
Вопросы дизайна
Известно, что дизельное сгорание является очень обедненным с соотношением A/F 25:1 при пиковом крутящем моменте, 30:1 при номинальной скорости/максимальной мощности и более 150:1 на холостом ходу для двигателей с турбонаддувом. Однако этот лишний воздух не участвует в процессе горения. Он довольно сильно нагревается во время сгорания и истощается, из-за чего дизельный выхлоп становится обедненным. Несмотря на то, что среднее соотношение воздух-топливо является обедненным, если не принять надлежащих мер в процессе проектирования, области камеры сгорания могут быть богаты топливом и приводить к чрезмерным выбросам дыма. Таким образом, ключевой задачей при проектировании камеры сгорания является обеспечение адекватного смешивания топлива и воздуха для смягчения воздействия областей, богатых топливом, и позволяющих двигателю достичь своих показателей производительности и выбросов. Было обнаружено, что турбулентность в движении воздуха внутри камеры сгорания полезна для процесса смешивания и может использоваться для достижения этой цели. Завихрение, вызванное впускным отверстием, может быть усилено, или поршень может создавать хлюпанье, когда он приближается к головке цилиндра, чтобы создать большую турбулентность во время такта сжатия за счет правильной конструкции чаши в головке поршня.
Конструкция камеры сгорания оказывает наибольшее влияние на выбросы твердых частиц. Это также может влиять на количество несгоревших углеводородов и CO. Хотя на выбросы NOx может влиять конструкция барабана [3128] , объемные свойства газа играют очень важную роль в уровне их выхлопа. Однако из-за компромисса между NOx и ТЧ конструкции камер сгорания должны были измениться по мере снижения предельных значений выбросов NOx, в первую очередь для того, чтобы избежать увеличения выбросов ТЧ, которое могло бы произойти в противном случае.
Обзор рекомендаций по проектированию систем сжигания можно найти в литературе [3489] [3490] .
К-фактор. Важным параметром для оптимизации системы сгорания дизельного топлива с прямым впрыском является доля имеющегося воздуха, участвующего в процессе сгорания [734] [3489] . К-фактор, рассчитываемый как отношение объема камеры сгорания к объему зазора, является приблизительной мерой доли воздуха, доступного для сгорания. Уменьшение рабочего объема двигателя приводит к уменьшению относительного К-фактора и, следовательно, тенденции к ухудшению характеристик сгорания. Для заданного рабочего объема и постоянной степени сжатия К-фактор можно улучшить, выбрав более длинный ход поршня.
На выбор отношения диаметра цилиндра к ходу двигателя может повлиять К-фактор и ряд других факторов, в том числе: компоновка двигателя, порты и клапаны и т. д. Особенно важным вопросом при установке максимального отношения диаметра цилиндра к ходу является очень сложная компоновка головки блока цилиндров, необходимая для размещения конструкции с четырьмя клапанами на цилиндр и системы впрыска топлива Common Rail с центрально расположенной форсункой. Головки цилиндров сложны в конструкции из-за множества проходов, включая водяное охлаждение, прижимные болты головки цилиндров, впускные и выпускные отверстия, форсунки, свечи накаливания, клапаны, штоки клапанов, углубления клапанов и седла клапанов, а также другие проходы, такие как те используется для рециркуляции выхлопных газов в некоторых конструкциях [735] .
Открытые и повторно входящие камеры сгорания. Камеры сгорания в современных дизельных двигателях с непосредственным впрыском могут быть обозначены как открытые или с повторным входом. Если диаметр верхнего отверстия камеры в поршне меньше максимального диаметра камеры, это повторно входящая камера. Эти чаши имеют «губу». Если кромки нет, то это открытая камера сгорания [3490] .
Типы топок
Миски для мексиканских шляп
Камеры сгорания дизельных двигателей с чашей «мексиканской шляпы», также известные как камера «Хессельмана», известны как минимум с 1920-х годов [3126] . Эти открытые камеры сгорания обычно использовались примерно до 1990 года в двигателях большой мощности, прежде чем расширительный бак стал более важным. Рисунок 1 иллюстрирует общую форму чаши этого типа. Обратите внимание на прямые стороны по внешней периферии [3127] . Эта форма камеры сгорания предназначена для относительно продвинутых значений времени впрыска, когда камера сгорания содержит большую часть дымовых газов.