Конструирование ДЛА РДТТ (стр. 3 из 5)
Fм = 0,0026 м2;
Диаметр минимального сечения: dм = 0,057м.;
Температура поверхности: Тст. = 2300 К;
Критерий Прандтля:
;Определяющая температура:
Тf = 0,5ּ(Т+Тст)+0,22ּPr1/3(T0-T) = 0,5ּ(3195+2300) +0,22ּ0,3111/3(3411-3195)=2756,1 К;
Коэффициент динамической вязкости при Тf :
ηf = 0,0000798
Плотность газа при Тf :
Плотность газа при Т0 :
Поправка:
;Радиус кривизны:
r = dм/2 = 0,057/2 = 0,0287 м.;
Коэффициент конвективной теплоотдачи:
Коэффициент лучистой теплоотдачи:
qл – лучистый тепловой поток в камере сгорания.
Суммарный коэффициент теплоотдачи:
α = αл + αк = 2224,73+56687,34 = 58912,068
Срез сопла.
Давление продуктов сгорания в критическом сечении:
Ркр = 10270 Па;
Температура в основном потоке газа:
Т = 1480 К;
Температура торможения:
Т0 = 3660 К;
Средний молекулярный вес продуктов сгорания:
μ = 19,42 кг/кмоль;
Теплоемкость ПС:
Ср = 1650,1
;Коэффициент динамической вязкости:
η = 0,00006452
η0 = 0,00008
Коэффициент теплопроводности:
λ = 0,1745
;Массовый расход ПС:
кг/сек;Площадь среза сопла:
Fа = 0,14233 м2;
Диаметр на срезе сопла: dа = 0,458м.;
Температура поверхности: Тст. = 1600 К;
Критерий Прандтля:
;Определяющая температура:
Тf = 0,5ּ(Т+Тст)+0,22ּPr1/3(T0-T) = 0,5ּ(1480,3+1600) +0,22ּ0,44971/3(3360-1480)=1990 К;
Коэффициент динамической вязкости при Тf :
ηf = 0,00006036
Плотность газа при Тf :
Плотность газа при Т0 :
Поправка:
;Радиус кривизны:
r = dа/2 = 0,5188/2 = 0,2594 м.;
Коэффициент конвективной теплоотдачи:
Коэффициент лучистой теплоотдачи:
Суммарный коэффициент теплоотдачи:
α = αл + αк = 25,678+143,641 = 169,32
Расчет ТЗП.
1.Переднее днище.
Время работы двигателя 25 секунд.
Материал стенки: ВТ-14;
Плотность: ρМ = 4510 кг/м3;
Прочность материала днища: σ = 1000 МПа;
Теплоемкость титанового сплава: СрМ = 586
Теплопроводность: λМ = 16,9
Коэффициент теплопроводности: аМ = 0,00000642 м2/сек;
Толщина днища: δдн = 0,00445 м.;
Допустимая температура стенки: Тg = 900 К;
Начальная температура материала: Т = 293,15 К;
Материал теплозащитного покрытия: ZiO2;
Плотность: ρп = 4400 кг/м3;
Теплоемкость покрытия: СрП = 733
Теплопроводность: λП = 0,72
Коэффициент теплопроводности:
Коэффициент теплоотдачи: α = 4168,836
Определяем толщину ТЗП для ряда температур стенки (титанового сплава):
Диапазон экслуатационных температур разделим на равные промежутки и проведем расчет по следующим формулам для каждого из них. Данные представлены в таблице:
Температурный симплекс:
; 
Коэффициенты аппроксимации, при μ = 0,2…20; 
; 
| Допустимы ряд темпер-тур Т (К) | 600 | 650 | 700 | 750 | 800 | 850 |
| q= | 0,8999 | 0,8836 | 0,8673 | 0,8510 | 0,8347 | 0,8184 |
| lgq0= | 0,0122 | |||||
| С= | 0,4000 | |||||
| А= | 0,4500 | |||||
| lgq-lgq0= | -0,0580 | -0,0659 | -0,0740 | -0,0823 | -0,0907 | -0,0992 |
| 1/М= | 0,0036 | 0,0036 | 0,0036 | 0,0036 | 0,0036 | 0,0036 |
| δп(м)= | 0,0067 | 0,0061 | 0,0056 | 0,0051 | 0,0048 | 0,0045 |
2.Заднее днище.
Время работы двигателя 25 секунд.
Материал стенки: ВТ-14;
Плотность: ρМ = 4510 кг/м3;
Прочность материала днища: σ = 1000 МПа;
Теплоемкость титанового сплава: СрМ = 586
Теплопроводность: λМ = 16,9
Коэффициент теплопроводности: аМ = 0,00000642 м2/сек;
Толщина днища: δдн = 0,00445 м.;
Допустимая температура стенки: Тg = 900 К;
Начальная температура материала: Т = 293,15 К;
Материал теплозащитного покрытия: ZiO2;
Плотность: ρп = 4400 кг/м3;
Теплоемкость покрытия: СрП = 733
Теплопроводность: λП = 0,72
Коэффициент теплопроводности:
Коэффициент теплоотдачи: α = 4168,836
Определяем толщину ТЗП для ряда температур стенки (титанового сплава):
Диапазон экслуатационных температур разделим на равные промежутки и проведем расчет по следующим формулам для каждого из них. Данные представлены в таблице:
Температурный симплекс:
; Коэффициенты аппроксимации, при μ = 0,2…20; ; | Допустимы ряд темпер-тур Т (К) | 600 | 650 | 700 | 750 | 800 | 850 |
| q= | 0,8999 | 0,8836 | 0,8673 | 0,8510 | 0,8347 | 0,8184 |
| lgq0= | 0,0122 | |||||
| С= | 0,4000 | |||||
| А= | 0,4500 | |||||
| lgq-lgq0= | -0,0580 | -0,0659 | -0,0740 | -0,0823 | -0,0907 | -0,0992 |
| 1/М= | 0,0036 | 0,0036 | 0,0036 | 0,0036 | 0,0036 | 0,0036 |
| δп(м)= | 0,0068 | 0,0062 | 0,0057 | 0,0053 | 0,0050 | 0,0046 |
3.Критическое сечение.
Время работы двигателя 18 секунд.
Материал стенки: ВТ-14;
Плотность: ρМ = 4510 кг/м3;
Прочность материала днища: σ = 1000 МПа;
Теплоемкость титанового сплава: СрМ = 586
Теплопроводность: λМ = 16,9
Коэффициент теплопроводности: аМ = 0,00000642 м2/сек;
Толщина днища: δдн = 0,004 м.;
Допустимая температура стенки: Тg = 800 К;
Начальная температура материала: Т = 293,15 К;
Материал теплозащитного покрытия: Углерод (пирографит);
Плотность: ρп = 2200 кг/м3;
Теплоемкость покрытия: СрП = 971
Теплопроводность: λП = 5
Коэффициент теплопроводности:
Коэффициент теплоотдачи: α = 77954,46
Определяем толщину ТЗП для ряда температур стенки (титанового сплава):