Материал: Шевелюк, М. И. Теоретические основы проектирования жидкостных ракетных двигателей учебное пособие для высших учебных заведений

376 Гл. 8. Расчет и проектирование распиливающих устройств ЖРД

Следовательно, выражения, устанавливающие зависимости, име­ ющие место в реальной форсунке, отличаются от приведенных выше зависимостей для идеальной форсунки только тем, что в них

надо подставлять вместо А значения Азк, связанные с А формулой

(обозначая ^- = В)

где т] — коэффициент динамической вязкости жидкости; g — ускорение силы тяжести;

у — удельный вес распыливаемой жидкости.

Кривая зависимости f от числа Re дана на фиг. 8. 13.

Учет трения жидкости в форсунке увеличивает коэффициент

расхода ц и делает его зависимым от перепада давлений жидкости в форсунке; однако существенного изменения в определение угла распыла это не вносит, так как и в данном случае не учитывается

взаимодействие между газовой средой в камере сгорания и факе­ лом струи.

Для определения коэффициента расхода реальной центробеж­ ной форсунки можно пользоваться графиком фиг. 8. 12, откладывая по оси абсцисс вместо А значение Лэк-

Значение Лэк всегда меньше Л. Кривая зависимости ц от Л (и от Лэк) показывает, что с уменьшением Л коэффициент расхода ц возрастает.

Таким образом, при переходе от идеальной к вязкой жидкости коэффициент расхода центробежной форсунки увеличивается соот­

ветственно увеличению коэффициента трения f и числа —---- Л.

Пренебрегая незначительными потерями энергии, получим фор­ мулу вида (8.9) для определения угла факела распыла при истече­

нии вязкой жидкости, отличающуюся только тем, что в ней геомет­

рическая характеристика форсунки заменена эквивалентной, т. е.

(8.14>

где rjr<.—s — безразмерный радиус вихря на срезе сопла.

Таким образом, угол факела распыла вязкой жидкости также определяется кривой фиг. 8. 12, причем по оси абсцисс следует от­ кладывать вместо А величину

ЛэЕ. Так как Лэк <Л, то угол

факела для вязкой жидкости меньше, чем для идеальной. Следовательно, гидравлические параметры центробежной фор­ сунки при распыле определяют­ ся эквивалентной характеристи­

кой.

Геометрические размеры

2)при увеличении гс и неизменных других размерах Лэк и а уве личиваются, а ц уменьшается;

3)при увеличении гвХ и неизменных других размерах Лэк и а

уменьшаются, а ц увеличивается;

4)при увеличении вязкости Re, Лэк и а уменьшаются, а коэффи­ циенты f и ц возрастают;

5)при уменьшении г0 и увеличении RBI уменьшается толщина пленки жидкости на выходе из сопла форсунки, в результате чего

диаметр капель и время их испарения уменьшаются, а факел рас­ пыла сужается.

Сужение потока жидкости в сопле форсунки может быть учтено эквивалентной действующей характеристикой форсунки.

Вслучае идеальной жидкости действующая характеристика

378 Гл. 8. Расчет и проектирование расгмливающих устройств ЖРД

выражается так же, как и геометрическая, с заменой площади вход­ ных каналов площадью сечения потока в этих каналах, т. е.

Зависимости коэффициента расхода и угла ф>акела от Ад оста­ ются такими же, как и от А.

Эквивалентная действующая характеристика форсунки для ре­ альной жидкости определяется по формуле

При этом можно принять значение коэффициента сужения струи при внезапном входе жидкости в тангенциальный канал е?«0,85н- 0,90. При безотрывном течении жидкости во входных кана­ лах Е==1.

Как видно, давление жидкости и параметры главного потока не влияют на коэффициент расхода и на угол факела распыла фор­ сунки.

Характер течения жидкости в центробежной форсунке со шне­ ковым завихрителем ничем не отличается от характера ее движе­ ния в форсунке с тангенциальным входом. Поэтому все приведен­

ные выше выводы одинаково пригодны для этих обоих типов фор­ сунок.

Геометрические размеры проектируемых форсунок обычно уста навливают на основании приведенных выше теоретических положе­ ний, а также по конструктивным соображениям. Рассчитанную таким образом форсунку после изготовления корректируют на осно­ вании экспериментальных данных.

Для равномерного распределения жидкости в камере закручи­

вания форсунки достаточно иметь 2—4 входных канала (часто вы­ бирают z=2).

Завихритель форсунки обычно изготовляют такой длины, чтобы жидкость совершала от ’А до 7з поворота, так как при большей

длине завихрителя увеличиваются потери давления жидкости и без

улучшения качества распыла.

следовательно, снижается коэффициент расхода ц, а угол распыла

увеличивается.

Радиус входного отверстия для жидкости можно определить по

формуле

(8.17)

Величину В вычисляют при помощи формулы геометрической характеристики форсунки А после замены в ней rc—R^IC, т. е.

При проектировании и расчете форсунок обычно стремятся, что­ бы (В2/г) —Л<54-10. При слишком больших значениях этого па­

пылителя, а следовательно, усложняется технология и снижается точность изготовления форсунки.

Диаметр камеры закручивания форсунки можно принимать

Цилиндрическая часть сопла форсунки должна быть возможно более короткой. Обычно принимают отношение /с/с/о<1, так как при чрезмерном увеличении длины сопла форсунки 1С уменьшается угол

распыла.

При Лэк<4-?-5 можно принимать /c/dc=O,5-j-l, а при Л эк ^4-4-5— соответственно 0,25ч-0,5.

Угол конуса камеры закручивания форсунки на входе в сопло принимают в пределах 60—120°.

Форсунки данного комплекта должны иметь одинаковые расход­ ные характеристики. С этой целью форсунки изготовляют по 2 и 3-му классам точности. При этом допуск на расход данной, жидко­ сти через форсунку должен составлять не более 3—5%.

В случае необходимости регулирования тяги двигателя измене­ нием расхода топлива в камеру сгорания возможно применение двухступенчатых центробежных форсунок. При такой конструкции форсунки жидкость подводится в первую и вторую ступени форсун­