Замыкающие соотношения для расходов газа, тепловых потоков и скоростей горения

Определение расходов газа при перетекании газа из сосуда в сосуд

Расходы газовой фазы, перетекающей из сосуда в смежный сосуд расчитываются с использованием аналогов формул Сен-Венана — Ванцеля

[243] для несовершенного газа, подчиняющегося уравнению состояния Дюпре — Абеля (коволюм—газа) [227]

где фа, фа; — коэффициенты расхода для истечения из данного сосуда в смежный сосуд i и для затекания из него в данный сосуд; Ркр, Р*? — критическое давление в данном сосуде и в смежном сосуде г. При перетоке газа из сосуда 1 в сосуд 2

Параметры в критическом сечении потока, включая критическое давление Ркр, определяются из соотношений (3.19) — (3.21), следующих из условия постоянства среднемассовых значений полной энтальпии потока, условия изэнтропийности течения и уравнения состояния Дюпре — Абеля [227]

где

Уравнение (3.19) при заданных параметрах торможения потока, отождествляемых с параметрами в сосуде, решается методом итераций Ньютона. После этого по формулам (3.20)—(3.21) рассчитывается критическое давление и, в случае необходимости, температура.

Расчет тепловых потерь рабочего тела

Баланс тепла между компонентами рабочего тела и стенками конструкции

Подвод и отвод тепловой энергии к газовой фазе рабочего тела определяется следующими физическими причинами:

  • • выделением энергии в процессе газификации зарядов-моноблоков и зерен топлива при горении;
  • • конвективным теплообменом между газовой фазой и твердым остатком;
  • • конвективным теплообменом между газовой фазой и стенками конструкции;
  • • лучистым теплообменом между двухфазной газо-топливной смесью в сосуде и стенками конструкции;
  • • кондуктивным теплообменом между твердым остатком, оседающим на стенки конструкции, и стенками.

При рассмотрении такой схемы используется обычное допущение о том, что зерна и моноблоки топлива в процессе квазистанционарного горения сгорают достаточно быстро, так что теплоотводом от газовой фазы внутрь горящего зерна можно пренебречь. Считается также, что ввиду интенсивной газификации пороха на поверхности горящих зерен, последние не вступают в соприкосновение со стенками конструкции, так что кондуктивный теплообмен между зернами и стенками отсутствует. Наконец, ввиду невозможности разделения лучистого теплового потока от серой среды в сосуде к стенкам на части между газом и твердым остатком, он трактуется как тепловой поток от газа в стенки.

Отметим, что такая схема не мешает учитывать телоотвод от газа внутрь моноблоков и зерен на стадии расчета их воспламенения. При этом моноблоки и зерна рассматриваются также, как химически инертные стенки конструкции. При решении задач с учетом нестационарного горения к числу перечисленных выше тепловых потоков добавляются конвективный и лучистый тепловые потоки от газовой фазы внутрь горящих топливных элементов. Схематично баланс тепла в сосуде без учета прогрева горящих топливных элементов и оттока в смежные сосуды и каналы изображен на рис. 3.1. Здесь П — пороховые зерна и моноблоки; Т — зерна твердого остатка; ПС — газовая фаза продуктов сгорания; Ст — стенки конструкции; Н — полная удельная энергия топлива при начальной температуре; Qkh Ол— конвективный и лучистый тепловые потоки от газа в стенки; QK0H — кондуктивный тепло-

Баланс тепловых потоков при горении пороха в сосуде

Рис. 3.1. Баланс тепловых потоков при горении пороха в сосуде

вой поток от твердого остатка в стенки; QT — конвективный тепловой поток от твердого остатка в газовую фазу.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >