4.2.Периферийные (пристеночные) форсунки

Цель работы

Расчет периферийных форсунок

Исходные данные плотность окислителя плотность горючего шаг между форсунками окислителя шаг между форсунками горючего наружный диаметр корпуса форсунки коэффициент динамической вязкости окислителя:

коэффициент динамической вязкости горючего

коэффициенты поверхностного натяжения окислителя

коэффициенты поверхностного натяжения горючего ; Массовый секундный расход окислителя в пристеночном слое ; Массовый секундный расход горючего в пристеночном слое ; перепад давления на форсунке окислителя перепад давления на форсунке горючего угол конуса распыла

Расчет форсунки окислителя пристеночного слоя

_{Угол конуса распыла для периферийных форсунок выбирается меньше, чем у ядерных форсунок из диапазона 2αфокпс = 60}^о _-120^о _{, чтобы увеличить дальнобойность форсунки и снизить турбулизацию продуктов сгорания в ПС. Таким образом}

_{2αфокпс = 100}^о _{< 2αфокя = 120}^о

_{Рис.6. График к расчету форсунок}

_{Определяем по графику, рис.2. геометрическую характеристику А, коэффициент расхода μ и коэффициент живого сечения форсунки φ}

_{Аок = 4,3, μок = 0,16, φок = 0,38}

_{Площадь проходного сечения сопла форсунки окислителя}

_{Диаметр и радиус сопла форсунки окислителя}

_{Полученное расчетное значение dс = 3,981∙10}^-3 _{м сравниваем с известными рекомендациями dс = (0,5…2,5) ∙10}^-3 _{м. dс = (0,5…2,5) ∙10}^-3 _{м < dс = 3,981∙10}^-3 _м.

_{Расчетный диаметр сопла превышает 2,5∙10}^-3 _{м, это означает, что форсунку закрытого типа для проектируемой КС применить невозможно. Выбираем форсунку открытого типа и продолжаем расчет. Из конструктивных и технологических соображений принимаем dс = 4 ∙ 10}^-3 _{м, тогда rс = 2 ∙ 10}^-3 _м.

_{Принимаем число входных отверстий i =5, диаметр входа в форсунку}

_{dвх = (0,5…2,5) ∙ 10}^-3 _{м = 0,8 ∙ 10}^-3 _{м, толщину стенок h = 1,5∙ 10}^-3 _м.

_{Из прочерчивания (рис.3) определяем радиус плеча закрутки Rвх = 1,6∙ 10}^-3 _{м, длина входа в форсунку lвх = 1,9 ∙ 10}^-3 _м.

_{Рис.9. Поперечное сечение периферийной форсунки окислителя М 8:1}

_{Проверяем соотношение lвх/ dвх = 1,5…3, получено lвх/ dвх = (1,9 ∙ 10}^-3_{)/( 0,8 ∙ 10}^-3_{) = 2,375 – соотношение выполняется.}

_{Определяем эквивалентную геометрическую характеристику форсунки с учетом вязкости}

где: λ - коэффициент трения жидкости о стенку

где Re_ок – число Рейнольдса

_{В начале расчета принималось Аок = 4,3, находим относительную разность между значениями геометрической характеристики:}

_{Полученное отклонение лежит в допускаемых пределах (5%), следовательно, перерасчетафорсунки не требуется, т.к. влияние вязкости жидкости на работу форсунки незначительно.}

Принимаем полученные параметры

Перепад давлений на форсунке _{Δрфок =1,39∙10}⁶ _Па;

_{Угол конуса распыла 2α = 100}^о_;

_{Коэффициент живого сечения форсунки φ = 0,38;}

_{Коэффициент расхода форсунки μ = 0,16;}

_{Диаметр сопла форсунки dс = 4 ∙ 10}^-3_м;

_{Число входных отверстий i =5;}

_{Диаметр входа в форсунку dвх = 0,8∙10}^-3 _м;

_{Толщина стенки форсунки hст = 1,5 ∙10}^-3 _м.

По полученным параметрам строим в масштабе периферийную форсунку окислителя (рис.5)