Насколько реально сделать в домашних условиях ЖРД? - часть 2

А, ну, если в камере больше, какая тут устойчивость При регенеративке же в зазоре больше, чем в камере, и порядочно...

А, ну, если в камере больше, какая тут устойчивость При регенеративке же в зазоре больше, чем в камере, и порядочно...

 

Ну это совсем другой случай. Кроме того там камера с рубашкой скреплена пайкой.

Не всегда это возможно, особенно, в таких маленьких камерах. Кроме того, известны конструкции движков (кстати, с азоткой в качестве окислителя), с неподкреплённой стальной внутренней стенкой.

Не всегда это возможно, особенно, в таких маленьких камерах. Кроме того, известны конструкции движков (кстати, с азоткой в качестве окислителя), с неподкреплённой стальной внутренней стенкой.

 

По крайней мере мне ни разу не довелось видеть камеры, которые потеряли устойчивость (схлопнулись) из за давления охладителя.

Вот другой случай был. Спаяли мы как то камеру вместе с рубашкой в двух местах
- возле головки
- возле среза сопла
всё остальное ка бы "висело" и нигде никаких сухарей, удержиывющих камеру небыло.

Погоняли мы её полчасика. Смотрим, как то струя стала бить вбок. Но не сильно. Сначала думали что погрешность изготовления. А вот фиг.
Камера от нагревания расширилась и погнулась слегка в области критики. Вылечили тем, что докритическую часть жёстко зафиксировали в радиальном направлении к рубашке.

А какого она была размера и чем вы паяете? И сами ли вы паяете или у вас для этого спец. люди есть?

А какого она была размера и чем вы паяете? И сами ли вы паяете или у вас для этого спец. люди есть?

 

Размеры были в общем маленькие (если мене не изменяет склероз критика там была 5 мм длина камеры что-то около 100 мм может чуть больше может чуть меньше, внутренний диаметр 17 мм). Паяли в КБХМ.

По крайней мере мне ни разу не довелось видеть камеры, которые потеряли устойчивость (схлопнулись) из за давления охладителя.


[skip]

 

было и такое явление - называлось оно "потеря местной устойчивости", а люди "от сохи"
в КБ Алексея Михайловича Исаева называли это "ОБодеяливание" из-за характерного "рисунка"
Здесь речь шла о среднего размера камерах с частыми (относительно) связями, но с уже большими
давлениями и перепадами на форсунках.

Вопрос: как посчитать теплопоток в стенку? :-

Если бы рабочее тело было неподвижным, очевидно, имела бы место обыкновенная нестационарная
теплопроводность... Но так, получается, добавляется конвективный теплообмен... Или теплопроводность
заменяется на конвекцию? Или частично заменяется?
Если добавляется - как тогда расчитывать общий теплопоток - просто складывая результаты?
Для расчёта коэффициента теплопередачи нужна кинематическая вязкость - как её найти для
продуктов сгорания?

Или может есть какие эмпирические зависимости? Я где-то, кажется, читал, что в больших двигателях
в стенку идёт порядка нескольких процентов выделяемой тепловой энергии... Так ли это?
Есть ли данные по небольшим двигателям? Как вообще вычислить кол-во выделяемого тепла?

:-

Что касается форсунок - предполагается двухкомпонентная центробежная по центру, и кольцо струйных
по периметру камеры (для завесы)... Только вот горючего катастрофически мало, а из окислителя завесу
делать что-то не хочется...
Ещё есть мысль поставить завесу не от головки, а непосредственно перед соплом... Не очень просто, но
осуществимо.

Нестационарная теплопроводность , там итак есть, в стенке . а теплопередача происходит в основном конвективно (у нас там развитое турбулентное течение) . Нас на процессах и аппаратах учили считать только стационарную теплопередачу . Как считать сдесь представляю слабо т.к. коэффицент теплоотдачи от продуктов горения к стенке будет падать с увеличением ее температуры. Для вязкости продуктов в камере сгорания у меня получилось значение 13*10^-3 Па*сек , но это очень приблизительное значение. А так ли нужна нам завеса ? Может все таки абляция ?

коэффицент теплоотдачи от продуктов горения к стенке будет падать с увеличением ее температуры.

 

Надо покопаться в лекциях и семинарах по ТМО. Кажется, там это было...

А так ли нужна нам завеса ? Может все таки абляция ?

 

А я думаю - не помешает. У вас есть соображения по поводу абляции - что использовать?

В движке на аммиачке (температура в камере 2810К время работы из-за разгара пластикового сопла у меня получилось 4,5 сек ) , защиту делал из наплоненого известковой мукой каучука СКТН-В , и движок сразу после прожига можно было брать в руки , причем по разборке оказалось , что защита не прогорела до конца.

Кротт, расскажи подробнее о своём опыте работы с абляционной защитой. Может, у тебя готовая технология?

Вопрос: как посчитать теплопоток в стенку? :-

Если бы рабочее тело было неподвижным, очевидно, имела бы место обыкновенная нестационарная
теплопроводность... Но так, получается, добавляется конвективный теплообмен... Или теплопроводность
заменяется на конвекцию? Или частично заменяется?

 

Есть соответствующие методики расчёта. Можно найти в учебниках по ЖРД.

Если добавляется - как тогда расчитывать общий теплопоток - просто складывая результаты?
Для расчёта коэффициента теплопередачи нужна кинематическая вязкость - как её найти для
продуктов сгорания?

 

Ну это добро есть в АСТРЕ

Или может есть какие эмпирические зависимости? Я где-то, кажется, читал, что в больших двигателях
в стенку идёт порядка нескольких процентов выделяемой тепловой энергии... Так ли это?
Есть ли данные по небольшим двигателям? Как вообще вычислить кол-во выделяемого тепла?

 

от 10 до 25%

:-

Что касается форсунок - предполагается двухкомпонентная центробежная по центру, и кольцо струйных
по периметру камеры (для завесы)... Только вот горючего катастрофически мало, а из окислителя завесу
делать что-то не хочется...

 

На самом деле для маленьких жвигателей всё равно из чего делать завесу. Более того можно использовать газифицированный кислород для регенеративного охлаждения. Но это всё на уровне цирковых трюков Стоит чуть съехать по альфе вниз и котструкция начинает гореть. Разумеется это не для 20 секундного пуска а для матчасти котрая работает минуты.

Ещё есть мысль поставить завесу не от головки, а непосредственно перед соплом... Не очень просто, но
осуществимо.

 

Смысл такого решения непонятен. Обычно завеса организуется от форсуночной головки

В движке на аммиачке (температура в камере 2810К время работы из-за разгара пластикового сопла у меня получилось 4,5 сек ) , защиту делал из наплоненого известковой мукой каучука СКТН-В , и движок сразу после прожига можно было брать в руки , причем по разборке оказалось , что защита не прогорела до конца.

 

Кстати камера из абляционных материалов в данном случае весьма здравая идея. У КК Союз и Апполон камеры мотанные из стеклопластика. Ресурс ну если не часы то минуты с многократным включением. Причём камеры совсем не маленьких размеров.

Ну это добро есть в АСТРЕ

 

Угу. Бум искать...

Смысл такого решения непонятен. Обычно завеса организуется от форсуночной головки

 

Мне казалось - что она постепенно "кончается". Т.е. существует только на некотором расстоянии.
А в критике наибольшая расходонапряженность и, след-но, тепловой поток, так что завеса актуальна
прежде всего для критики.

Как считать сдесь представляю слабо т.к. коэффицент теплоотдачи от продуктов горения к стенке будет падать с увеличением ее температуры.
Для вязкости продуктов в камере сгорания у меня получилось значение 13*10^-3 Па*сек , но это очень приблизительное значение.

 

Коэффициент теплоотдачи считается исходя из числа Нуссельта Nu=alfa*D/lambda

где соответственно :
alfa - искомый коэфф-т теплоотдачи
D - диаметр КС
lambda - коэфф-т теплопроводности

Nu можно взять из критериального ур-я для цилиндра альфу из термодинамического расчёта

Нашел динамическую вязкость. Для КС Мю=0,000831[Н*с/м²]
Соответственно, Ню=Мю/Ро=Мю*v (где v - уд объём)
Получается Ню=0,000831*0,3703=0,0003077 [(м²)/с]

... Вопрос: теплопередача при конвективном теплообмене для газа и жидкости принципиально различается?

Кротт, расскажи подробнее о своём опыте работы с абляционной защитой. Может, у тебя готовая технология?

 

Да какая там особая технология. При перемешивании в каучук досыпается известковая мука (в магазинах удобрений продается для раскисления почв) , до примерно удвоения объема. Стенки зачищаются и обезжириваются , в полученую пасту вводится отвердитель № 68 из рассчета 8-10% от каучука и масса наносится на стенки (при таком количестве наполнителя и густоте состав практически не стекает при умеренной толщине покрытия. После схватывания деталь слегка подогревается (градусов до 60-70 в течении 2-3 часов ) в духовке (это почему-то увеличивает сцепление со стенками). Но покрытие всеж довольно мягкое и сдирается довольно легко.

Нашел динамическую вязкость. Для КС Мю=0,000831[Н*с/м²]
Соответственно, Ню=Мю/Ро=Мю*v (где v - уд объём)
Получается Ню=0,000831*0,3703=0,0003077 [(м²)/с]

... Вопрос: теплопередача при конвективном теплообмене для газа и жидкости принципиально различается?

 

Нет не различается.

Гут. Ещё вопрос: в результатах ТД расчёта есть две лямбды: просто коэфф теплопроводности, и полный
коэфф теплопроводности... И разница между ними раза примерно в полтора - каким из них пользоваться?

Гут. Ещё вопрос: в результатах ТД расчёта есть две лямбды: просто коэфф теплопроводности, и полный
коэфф теплопроводности... И разница между ними раза примерно в полтора - каким из них пользоваться?

 

Не знаю. Наверное большим а там фиг его знает. К стати выложи оба и теплоемкости я тоже попробую чего-нибудь поприкидывать.

Для КС:
коэфф теплопроводности = 0.247923 Вт/(м*К)
полный коэфф теплопроводности = 0.789673 Вт/(м*К)
Ср=1,917 кДж/(кг*К)
Для Критики:
коэфф теплопроводности = 0.236795 Вт/(м*К)
полный коэфф теплопроводности = 0.698229 Вт/(м*К)
Ср=1,902 кДж/(кг*К)
Для Выходного сечения:
коэфф теплопроводности = 0.178395 Вт/(м*К)
полный коэфф теплопроводности = 0.184578 Вт/(м*К)
Ср=1,809 кДж/(кг*К)

На самом деле, с теплоёмкостями тоже не всё понятно.
То что я привёл - "удельная теплоёмкость при постоянном давлении (замороженная)"
Ещё есть "удельная теплоёмкость газовой фазы при постоянном давлении (замороженная)" - практически
равна предыдущей (разница в 3-5 знаке после запятой),
и "Уд теплоёмкость при постоянном давлении (равновесная)" - в 1.1-2.5 раза больше предыдущих.

... Вопрос: теплопередача при конвективном теплообмене для газа и жидкости принципиально различается?

 

Принципиально - нет. В критериальном уравнении могут появляться члены учитывающие сжимаемость, но на тех скоростях газа
что наблюдаются в камере это не особо принципиально. Для инженерной точности это достаточно.

На самом деле, с теплоёмкостями тоже не всё понятно.
То что я привёл - "удельная теплоёмкость при постоянном давлении (замороженная)"
Ещё есть "удельная теплоёмкость газовой фазы при постоянном давлении (замороженная)" - практически
равна предыдущей (разница в 3-5 знаке после запятой),
и "Уд теплоёмкость при постоянном давлении (равновесная)" - в 1.1-2.5 раза больше предыдущих.

 

Вам нужна равновесная. Замороженная это когда состав ПС при расширении такой же как и в КС.
Собственно для наиболее теплонапряжённых частей КС (критика и камера) оба этих значения близки. Существенные различия начинаются в сопле где газ разгоняется и его температура и давление быстро падают. Но сверхзвуковая часть сопла одна из наименее теплонапряжёных частей КС так что там будет запас.

Угу. Бум искать... Мне казалось - что она постепенно "кончается". Т.е. существует только на некотором расстоянии.
А в критике наибольшая расходонапряженность и, след-но, тепловой поток, так что завеса актуальна
прежде всего для критики.

 

Завеса особенно в небольших камерах довольно "дальнобойная". Ну и потом в критике она уж такой особой роли не играет.
Ей основная задача - снижение пристеночной температуры газа в КС. В критике температура ниже чем в камере но зато в разы больше теплоотдача из-за высокой скорости потока и ещё достаточно большой его плотности (как вы правильно заметили, там max Ro*W). Коэфф-т теплоотдачи примерно пропорционален ~Re^0.8 (Re=W*D*Ro/mu)
Если его наложить alfa=f(x) на T=f(x) (ну или ...=f(W) что в общем-то одно и тоже) то мы получим в критике хороший такой пик теплового потока.