Проектирование двигательной установки и элементов конструкции второй ступени баллистической ракеты (стр. 10 из 24)
.Диаметр крайнего сечения второй секции:
.5.4 Расчет охлаждения КС
Исходные данные:
Материал огневой стенки:12Х18Н10Т.
Толщина огневой стенки:
.Теплопроводность материала огневой стенки:
.Охладитель:Керосин.
Плотность охладителя:
.Расход охладителя в охлаждающем тракте:
.Температура охладителя на входе в охлаждающий тракт:
.Теплоемкость охладителя:
.Теплопроводность охладителя:
.Динамическая вязкость охладителя:
.Высота межрубашечного тракта
. 
Рис.1.18 Расчетная схема к расчету охлаждения
Камеру двигателя разбиваем на участки. Шаг разбиения камеры
на участки, в пределах каждой из частей сопла (дозвуковой и сверхзвуковой) остается постоянным. Дозвуковую часть сопла разбиваем на 4 участка, сверхзвуковую часть сопла на 16 участков. Камеру сгорания на участки не разбиваем. Всего участков j=21. Сечений i=22.Для расчета необходимо определить диаметр КС
, температуру газовой стенки 
, значение теплоемкости 
, коэффициент динамической вязкости 
, а также мольные доли 
и парциальное давление 
газообразных индивидуальных веществ (H2O; СО2) продуктов сгорания (ПС) для каждого из сечений. Параметры ПС, а также температуру газовой стенки определяем для трех сечений (вход в сопло, критическое сечение, срез сопла). В дальнейшем будем считать, что параметры ПС по длине КС изменяются по линейному закону.Термодинамические параметры ПС определяем по справочнику Глушко. Температурой газовой стенки задаемся на основании рекомендаций.
Диапазон температур газовой стенки для жаропрочных сталей:
- в камере сгорания
. Принимаем 
.- в критическом сечении
. Принимаем 
.- на срезе сопла
. Принимаем 
.Парциальное давление газов рассчитывается по следующим зависимостям:
- в камере сгорания
.- в критическом сечении
.- на срезе сопла
.Таблица №1.9
Термодинамические параметры ПС
  |   |  |  |  атм. |  атм. | |
| КС | 1,1097 | 9,20 | 0,4299 | 0,2024 | 25,790 | 12,14 |
| Кр. сечение | 1,0335 | 8,80 | 0,4409 | 0,2153 | 13,227 | 6,459 |
| Срез сопла | 0,4279 | 5,20 | 0,4580 | 0,2684 | 0,0916 | 0,0537 |
Значение термодинамических параметров ПС и температуры газовой стенки по расчетным сечениям занесем в таблицу №1.10
Таблица №1.10
| № сеч. | м | К | | | | |  атм. |  атм. |
| 0 | 0,35 | 800 | 1,11 | 9,20 | 0,4299 | 0,2024 | 25,79 | 12,14 |
| 1 | 0,35 | 800 | 1,11 | 9,20 | 0,4299 | 0,2024 | 25,79 | 12,14 |
| 2 | 0,3318 | 900 | 1,091 | 9,10 | 0,4326 | 0,2052 | 22,65 | 10,72 |
| 3 | 0,269 | 1000 | 1,072 | 9,00 | 0,4354 | 0,2079 | 19,51 | 9,302 |
| 4 | 0,1975 | 1100 | 1,053 | 8,90 | 0,4381 | 0,2107 | 16,37 | 7,88 |
| 5 | 0,155 | 1200 | 1,033 | 8,80 | 0,4409 | 0,2134 | 13,23 | 6,459 |
| 6 | 0,2054 | 1163 | 0,9956 | 8,58 | 0,442 | 0,2164 | 12,41 | 6,059 |
| 7 | 0,2618 | 1125 | 0,9578 | 8,35 | 0,443 | 0,2174 | 11,59 | 5,658 |
| 8 | 0,3139 | 1088 | 0,9199 | 8,13 | 0,4441 | 0,2185 | 10,76 | 5,258 |
| 9 | 0,3631 | 1050 | 0,8821 | 7,90 | 0,4452 | 0,2196 | 9,943 | 4,858 |
| 10 | 0,4088 | 1013 | 0,8442 | 7,68 | 0,4462 | 0,2206 | 9,122 | 4,457 |
| 11 | 0,4516 | 975 | 0,8064 | 7,45 | 0,4473 | 0,2217 | 8,301 | 4,057 |
| 12 | 0,4915 | 937,5 | 0,7685 | 7,23 | 0,4484 | 0,2228 | 7,48 | 3,657 |
| 13 | 0,5289 | 900 | 0,7307 | 7,00 | 0,4495 | 0,2238 | 6,659 | 3,256 |
| 14 | 0,5639 | 862,5 | 0,6928 | 6,78 | 0,4505 | 0,2249 | 5,838 | 2,856 |
| 15 | 0,5966 | 825 | 0,655 | 6,55 | 0,4516 | 0,226 | 5,017 | 2,456 |
| 16 | 0,6273 | 787,5 | 0,6171 | 6,33 | 0,4527 | 0,2271 | 4,196 | 2,055 |
| 17 | 0,656 | 750 | 0,5793 | 6,10 | 0,4537 | 0,2281 | 3,375 | 1,655 |
| 18 | 0,6829 | 712,5 | 0,5414 | 5,88 | 0,4548 | 0,2292 | 2,554 | 1,255 |
| 19 | 0,7078 | 675 | 0,5036 | 5,65 | 0,4559 | 0,2303 | 1,734 | 0,8543 |
| 20 | 0,7312 | 637,5 | 0,4657 | 5,43 | 0,4569 | 0,2313 | 0,9126 | 0,454 |
| 21 | 0,753 | 600 | 0,4279 | 5,20 | 0,458 | 0,2324 | 0,0916 | 0,05368 |
Для каждого из участков
определим средние значения параметров: диаметра КС 
, температуры газовой стенки 
, теплоемкости 
, коэффициента динамической вязкости 
, а также парциальных давлений 
.Результат занесем в таблицу №1.11
Таблица №1.11
| № сеч. | м | м | К | |  |  атм. |  атм. |
| 0 | 0,35 | 0,35 | 800 | 1,11 | 9,20 | 25,79 | 12,14 |
| 1 | 0,03575 | 0,3409 | 850 | 1,1 | 9,15 | 24,22 | 11,43 |
| 2 | 0,03575 | 0,3004 | 950 | 1,081 | 9,05 | 21,08 | 10,01 |
| 3 | 0,03575 | 0,2333 | 1050 | 1,062 | 8,95 | 17,94 | 8,591 |
| 4 | 0,03575 | 0,1763 | 1150 | 1,043 | 8,85 | 14,8 | 7,17 |
| 5 | 0,05575 | 0,1802 | 1181 | 1,015 | 8,69 | 12,82 | 6,259 |
| 6 | 0,05575 | 0,2336 | 1144 | 0,9767 | 8,46 | 12 | 5,859 |
| 7 | 0,05575 | 0,2878 | 1106 | 0,9389 | 8,24 | 11,17 | 5,458 |
| 8 | 0,05575 | 0,3385 | 1069 | 0,901 | 8,01 | 10,35 | 5,058 |
| 9 | 0,05575 | 0,386 | 1031 | 0,8632 | 7,79 | 9,533 | 4,658 |
| 10 | 0,05575 | 0,4302 | 993,8 | 0,8253 | 7,56 | 8,712 | 4,257 |
| 11 | 0,05575 | 0,4715 | 956,3 | 0,7875 | 7,34 | 7,891 | 3,857 |
| 12 | 0,05575 | 0,5102 | 918,8 | 0,7496 | 7,11 | 7,07 | 3,457 |
| 13 | 0,05575 | 0,5464 | 881,3 | 0,7118 | 6,89 | 6,249 | 3,056 |
| 14 | 0,05575 | 0,5803 | 843,8 | 0,6739 | 6,66 | 5,428 | 2,656 |
| 15 | 0,05575 | 0,612 | 806,3 | 0,6361 | 6,44 | 4,607 | 2,256 |
| 16 | 0,05575 | 0,6416 | 768,8 | 0,5982 | 6,21 | 3,786 | 1,855 |
| 17 | 0,05575 | 0,6694 | 731,3 | 0,5604 | 5,99 | 2,965 | 1,455 |
| 18 | 0,05575 | 0,6954 | 693,8 | 0,5225 | 5,76 | 2,144 | 1,055 |
| 19 | 0,05575 | 0,7195 | 656,3 | 0,4847 | 5,54 | 1,323 | 0,6542 |
| 20 | 0,05575 | 0,7421 | 618,8 | 0,4468 | 5,31 | 0,5021 | 0,2538 |
Коэффициент конвективной теплоотдачи от горячих газов к стенке
: