Насколько реально сделать в домашних условиях ЖРД? - часть 2

Сенькс за подсказку
Равновесная удельная теплоёмкость при пост давлении:
Для КС Ср=4,570 кДж/(кг*К)
Для критики Ср=4,201 кДж/(кг*К)

Коэфф-т теплоотдачи примерно пропорционален ~Re^0.8 (Re=W*D*Ro/mu)

 

Я у себя в лекциях нашел такое выражение для Nu при турбулентном течении:
Nu=0.021*(Re^0.8 )*(Pr^0.43)*(Pr(tж)/Pr(tст))^0.25 ...
А для газов просто Nu=0.018Re^0.8


Коэфф теплоотдачи alpha=(Nu*lambda)/d

Сенькс за подсказку
Равновесная удельная теплоёмкость при пост давлении:
Для КС Ср=4,570 кДж/(кг*К)
Для критики Ср=4,201 кДж/(кг*К)
Я у себя в лекциях нашел такое выражение для Nu при турбулентном течении:
Nu=0.021*(Re^0.8 )*(Pr^0.43)*(Pr(tж)/Pr(tст))^0.25 ...
А для газов просто Nu=0.018Re^0.8

Коэфф теплоотдачи alpha=(Nu*lambda)/d

 

Ну вот у тебя сейчас всё есть. Бери и считай. Входные параметры (когда геометрия КС определена) это обычно проходное сечение тракта охлаждения и перепад давление в тракте охлаждения (в данном случае давление в водопроводе). Выходной параметр - степень подогрева охладителя. Совместно решаешь задачи определения расхода через рубашку охлаждения и теплосъёма и вуаля.


hint: на практике проще бывает пролить тракт охлаждения на предмет гидросопротивления чем искать в справочиках стандартные гидросопротивления его элементов (особенно если двигатель небольшой) или можно просто задаться расходом воды исходя из наименьшего сечения (это обычно критика) Ну или построить расчётную кривульку dTводы=f(Qводы) чтобы точно знать какой расход нужно выдерживать для того чтобы гарантированно охладить девайс.

Кстати - какой брать скорость в КС? 100м/с - хватит? Или лучше 300-400 - чтоб с запасом?

Кстати, при 100м/с рейнольдс получается всего 4000 ???
Но если взять диаметр КС в мм, то уже 4*10⁶ :-

Или я чего-то не понимаю, или "сильная турбулентность" связана не в последнюю очередь с протеканием,
собственно, процесса горения... В таком случае - не знает ли кто, какого порядка Re брать? (в смысле -
может опытные данные есть?)

Кстати - какой брать скорость в КС? 100м/с - хватит? Или лучше 300-400 - чтоб с запасом?

 

Ну 100 там не бывает в цилиндрической части.

Это можно довольно точно прикинуть исходя из площади камеры, расхода через камеру и плотности ПС в камере
Обычно это что то на уровне 20-50 м/c

Кстати, при 100м/с рейнольдс получается всего 4000 ???
Но если взять диаметр КС в мм, то уже 4*10⁶ :-

 

Зачем в мм ? Всё должно быть в одной системе. В данном члучае в СИ. То есть диаметр в метрах.

Или я чего-то не понимаю, или "сильная турбулентность" связана не в последнюю очередь с протеканием,
собственно, процесса горения... В таком случае - не знает ли кто, какого порядка Re брать? (в смысле -
может опытные данные есть?)

 

Re=W*D*Ro/mu

Беру первую попавшуюся под руку камеру:

W = 48 м/cек
D = 48 мм (0.048м)
Ro = p/RT

p = 0.7MPa(7.e5 Па)
R = 310 Дж/(кг*К)
T = 3000 K
Ro = 0.75 кг/м²
mu(3000К) = 0.85e-4 Па*сек

Re = 48*0.048*0.75/0.85e-4 ~ 20 000 - вполне себе ничего Рейнольдс

Упс... ошибочка. В мю взял не четыре нолика после зпт, а три.
Ладно, это уже лучше. Хотя, имхо, даже 20 000 - несколько маловато...
Я ожидал на два порядка больше.

Упс... ошибочка. В мю взял не четыре нолика после зпт, а три.
Ладно, это уже лучше. Хотя, имхо, даже 20 000 - несколько маловато...
Я ожидал на два порядка больше.

 

Ну для больших камер с серьёзным давлением и будет больше.

Это был пример микрушки.

Я прикидывал скорость в камере исходя из расхода продуктов сгорания в 0,197 кг и несколько завышеной температуры в 3045 К (пропип такую дает)-получалось 126 м/сек.

Я прикидывал скорость в камере исходя из расхода продуктов сгорания в 0,197 кг и несколько завышеной температуры в 3045 К (пропип такую дает)-получалось 126 м/сек.

 

По моим прикидкам это будет соответствовать относительной расходонапряжённости 1.3e-4 кг/(Н*с) что характерно для средних и выше двигателей. И когда подача компонентов идёт в жидком виде. В микрушках на такой скорости ПС в КС время пребывания будет очень маленьким (именно поэтому там используют один или оба компонента в газообразном виде иначе РП не успевает завершиться и фи камеры падает) и кроме того возникнут проблемы с удержанием ФП (он держится за счёт зоны обратных токов возле головки, а в двигателях с маленьким проходным сечением зону обратных токов необходимых размеров очень тяжело создать)

По моим прикидкам это будет соответствовать относительной расходонапряжённости 1.3e-4 кг/(Н*с) что характерно для средних и выше двигателей. И когда подача компонентов идёт в жидком виде. В микрушках на такой скоросте время пребывания будет очень маленьким (именно поэтому там используют один или оба компонента в газообразном виде иначе РП не успевает завершится и фи камеры падает) и кроме того возникнут проблемы с удержанием ФП

 

Дык ть у нас и есть жидкости . Да еще гиперголические . Хотя время пребывания маленькое , конечно . В общем ВСКРЫТИЕ ПОКАЖЕТ.

Вопрос: а где можно найти заготовочки подходящего размера, никто не знает?

Вопрос: а где можно найти заготовочки подходящего размера, никто не знает?

 

Какие заготовки ? Давай размеры я поспрошаю. К стати , а токаря нашел ?

Токаря нашел.
Только своих заготовок для КС у него нету. Надо самим искать...
Думаю, камеру надо всё же из медного сплава, если неохлаждаемую. По крайней мере, в умных
книжках написано, что медные неохлаждаемые камеры работают дольше.

Блин... никак не разберусь в нестационарной теплопроводности... :-[
Сегодня ещё человека подключу - надеюсь, поможет.

[quote author=Roger Wilco link=topic=35235.msg780207#msg780207 date=1152768493]
Токаря нашел.
Только своих заготовок для КС у него нету. Надо самим искать...
Думаю, камеру надо всё же из медного сплава, если неохлаждаемую. По крайней мере, в умных
книжках написано, что медные неохлаждаемые камеры работают дольше.

Блин... никак не разберусь в нестационарной теплопроводности... :-[
Сегодня ещё человека подключу - надеюсь, поможет.
[/quote]
Таких медных болванок я просто не достану , а медные сплавы ИМХО будут либо хуже (теплопроводность значительно ниже чем у меди , да к тому же малая температура плавления плюс малая химстойкость некоторых сплавов в окислительной среде при нагреве) , либо особого выигрыша давать не будут.

Бронзу БрХ08, как выяснилось, довольно просто купить, только дорогая она, сволочь, там меньше одного прута не продадут, а кругляк такого диаметра вам обойдется тыщ в шесть-восемь. Зато вы из него сразу два, а то и три десятка камер наточить сможете.

Хм-м-м... Что с форумом?

Время нагрева посчитать мне не удалось... Косяк какой-то.
Придётся расчёт нестационарной теплопроводности отложить до сентября, а до тех пор действовать экспериментально...

Такой у меня вопрос: завеса делается... на избытке какого-нибудь компонента? То есть - надо ли добавлять к расчётному расходу расход завесы? Или берётся просто часть от нормального расхода?
И ещё, как вы считаете - хватит ли одной двухкомпонентной центробежной форсунки, или надо больше пихать (штук 7)?

_B1_> Хм-м-м... Что с форумом?
_B1_> Время нагрева посчитать мне не удалось... Косяк какой-то.

В 0-м приближении можно прикинуть как C*M*(dT/dt) = Q то есть считаем что камера прогревается равномерно.
Q - интегральный тепловой поток в камеру. То есть для каждой из частей КС вы его посчитали и потом интегрируете по поверхности (грубо говоря вычислили тепловой поток на каком то участке камеры и помножили на его площадь и потом все эти кусочки просуммировали)
C - теплоёмкость материала камеры
M - масса камеры

Более точно (с учётом распределения температуры в болванке КС) это можно посчитать методом конечных элементов. Программ которые это умеют делать вагон и маленькая телега.


_B1_> Придётся расчёт нестационарной теплопроводности отложить до сентября, а до тех пор действовать экспериментально...
_B1_> Такой у меня вопрос: завеса делается... на избытке какого-нибудь компонента?

Да. На больших это обычно горючее на микрушках это тот компонент которого больше.

> То есть - надо ли добавлять к расчётному расходу расход завесы? Или берётся просто часть от нормального расхода?

Какой расчёт вы имеете ввиду ? Есть такое понятие "потери на завесу" это от 0.5% до 5% от общего расхода компонента

Вам проще самому заглянуть в учебник чем мне его тут пересказывать


_B1_> И ещё, как вы считаете - хватит ли одной двухкомпонентной центробежной форсунки, или надо больше пихать (штук 7)?

Что значит "Хватит" ? Посчитайте необходимые проходные сечения форсунок и исходите из того насколько ваши технологические возможности позволят вам сделать вам такие форсунки и разместить их в головке.

Качество распыла наиболее эффективно определяется экспериментально.

Плохо получается.
Коэфф теплоотдачи альфа=5556
Тогда полный теплопоток Q=200 000 при разности температур 2700
и время нагрева на 800 градусов порядка 10^-3 с.
Это только для циллиндрической части стальной камеры.

Правда, мне лень было интегрировать - я посчитал "по кусочкам" с шагом 100 градусов. Ошибка не очень большая и идёт в запас. :/

_B1_> Тогда полный теплопоток Q=200 000

200 КВт в охлаждение ? У вас камера какого размера ?

ЗЫ: К примеру у меня сейчас висит в кластере расчёт РП в камере + внешние устройства.
Критика 7.94 мм внутренний диаметр КС 48 мм длина около 100 мм, компоненты: O2+керосин

Снимаемый с охлаждением расчётный тепловой поток около 50 КВт (эксперимент даёт примерно то же самое)

Правда конечно матмодель применяется слегка посложней вышеприведённых

Тэкс. Охлаждение я пока отложил - считаю форсунки. Вроде неплохо получается...

Вопрос такой: абляция выгорать будет? Как быстро? Геометрия камеры, соответственно, будет меняться.
Если так - как считать камеру? Я так думаю - оставить готовые расчёты, а за счёт абляции уменьшить диаметры (в разумных пределах, конечно) и посмотреть, что получится.
Какова может быть толщина покрытия? Миллиметр? Два?


Да, и ещё - какова вязкость компонентов топлива?
Можно её принять как у воды?

Вязкость (при 20 С) скипидара примерно 1,4 мПА*с (несколько колеблется в зависимости от сорта), окислителя 0,8 мпа*с. Абляция разумеется выгорает , как быстро - будем смотреть готовые рассчеты я думаю надо оставить. Толщину можно в принципе любую . но я дкмаю порядка 2 милиметров . Стальные болванки обещали найти если понадобится , так что жду окончательного решения.
<Андрей Суворов
2006-07-13 12:57:32
Бронзу БрХ08, как выяснилось, довольно просто купить, только дорогая она, сволочь, там меньше одного прута не продадут, а кругляк такого диаметра вам обойдется тыщ в шесть-восемь. Зато вы из него сразу два, а то и три десятка камер наточить сможете>

К стати Андрей а где ее можно купить , и есть ли там лист (нужен именно лист медь , бронза , мельхиор и т.п. . но в малых объемах).

Ну, я так понимаю, обстоятельства привели нас к стальной камере с абляцией и, возможно, завесой.
Думаю, для эксперимента такого уровня подойдут уже сделанные расчёты геометрии камеры...
Я посчитал одну центробежную форсунку на весь расход окислителя - получилось вполне симпатично. Через часок положу эскиз проточной части... Посмотрю, что получится при 1/4, 1/6 и 1/7 расхода - можно ли будет это изготовить. Предварительно я думаю об одной центробежной для окислителя и кольцевой или кольце из струйных для горючего, + завеса.
Но это пока только мысли.

Если от меня требуется какая-нибудь конкретная информация - спрашивайте.


Вот эскиз форсунки.
Сразу хочу обратить внимание - считать форсунки меня ещё не учили, так что я просто загнал алгоритм из Добровольского в маткад, и вот что получил:

Сказать, что это мне не нравится - значит громко промолчать. Камера почему-то получилась очень широкой и короткой... В книге не нашел упоминания о том, какой угол конической части брать, поэтому взял полуугол 60 градусов - такой был на двух примерах из 3х.
Кроме того, я пока не понял, как надо наклонять входные отверстия относительно плоскости закручивания...
Перепад давления - 1МПа
полуугол распыления - 50 градусов

Есть ли какие новости? А то проект рискует заглохнуть .

Судя по чертежу технология изготовления - литьё по выплавляемым моделям ?

По идее если проходные сечения посчитаны правильно внешний вид похож на правду.

Изготовь и пролей её на воде и посмотри какой будет распыл.
Кстати чем планируется создать перепад в 10 ати ?


PS: на фотографиях проливка форсуночной головки с центробежной форсункой

Проект не заглох, просто я сначала потерял форум, потом уезжал на север, а инета там не было.
Только сегодня вернулся... надо только вылечиться. Больным работать не интересно.

То что на моём эскизе - всего лишь вид проточной части, а не эскиз узла. Предполагается, что все элементы будут вытачиваться, высверливаться и собираться...
Насичёт 10 атм - уже думал, но пока ничего особо не придумал. Если не найдётся готовой идеи придётся, наверное, делать какое-то поршневое устройство...

Вопрос к практикам: как осуществляется крепление труб к штуцерам - просто режется резьба на трубе?
Если так - не повлияет ли это на прочность трубы в том месте где резьба есть, но не используется (толщина стенки уменьшена)?

И, если кому не трудно - не подскажите, где можно посмотреть на тему приобретения шлангов, баллонов, редукторов и т.п.
Заранее благодарен.