CC BY
100
Секция ««ДВИГАТЕЛЬНЫЕ УСТАНОВКИ И СИСТЕМЫ ТЕРМОРЕГУЛИРОВАНИЯЛА И КА»
Коэффициент интенсификации теплообмена от искусственной шероховатости следует определять по результатам натурного или численного эксперимента. Натурные испытания с определением оптимального профиля шероховатости требуют дорогостоящей материальной части и оборудования. Численный эксперимент обладает такими же проблемами, как и прямое математическое моделирование конвективных тепловых потоков, кроме того, достоверность его результатов представляется довольно низкой [2].
По этим причинам необходимо разработать методику расчета коэффициента теплоотдачи в криогенный кислород, находящийся в закритическом состоянии, основываясь либо на результатах специально
поставленного эксперимента, либо на результатах огневых испытаний экспериментальных камер.
Библиографические ссылки
1. Калинин Э. К., Дрейцер Г. А., Ярхо С. А. Интенсификация теплообмена в каналах. 2-е изд., пере-раб. и доп. М. : Машиностроение, 1981.
2. Стриженко П. П. Особенности расчета теплового состояния камеры ЖРД с беззавесным охлаждением жидким кислородом // Вестник Самар. гос. аэро-космич. ун-та. 2009. № 3 (19).
© Васянина П. Ю., 2014
УДК 621.45.015
А. В. Гайнутдинов, О. В. Каменюк, Н. Г. Останина Научный руководитель - М. И. Толстопятое Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева, Красноярск
ОСОБЕННОСТИ ГАЗОДИНАМИЧЕСКИХ ИСПЫТАНИЙ ОСЕВЫХ ТУРБИН
Рассмотрены основные особенности газодинамических испытаний осевых турбин.
Испытания играют важную роль в проектировании и производстве ракетно-космической техники. Характеристики, получаемые в ходе испытаний, используются при решении задач регулирования и доводки жидкостного ракетного двигателя [1].
Испытания турбин ЖРД позволяют получить зависимости энергетических характеристик турбин от какого-либо независимого параметра, определяющего режим работы турбины. Такими характеристиками для турбин являются:
• Мощность турбины;
• КПД турбины.
Существуют три способа получения характеристик турбины [2]:
1) расчетный способ.
2) натурные испытания.
3) модельные испытания.
Расчетный способ используется при проектировании турбин. Натурные и модельные испытания проводят на специальных стендах, оборудованные тормозом, поглощающим мощность турбины, приборами для определения ее параметров и регулирующими устройствами, позволяющими менять режим работы турбины.
Стенды для проведения натурных испытаний турбин больших мощностей громоздки, сложны в создании и эксплуатации. Поэтому более распространены модельные испытания. В свою очередь модельные испытания разделяются на два вида:
1) испытания моделей турбины (уменьшенных или увеличенных);
2) модельные испытания натурных турбин (испытания на модельных газах).
При модельных испытаниях турбин при выборе режимов необходимо выдержать критерии подобия и
результаты опытов обработать в критериальной форме. Широкое распространение получили модельные испытания, при которых в качестве модельного газа используется воздух с невысокой температурой (300380 К.).
Стенд состоит из литой подставки, на которую устанавливается приспособление с турбиной для испытаний, редуктор, понижающий число оборотов для совместной работы турбины и электродинамометра (см. рисунок).
Модельный газ - воздух поступает из воздушной рампы (80 баллонов) под давлением 35 МПа. Система подачи и отвода состоит из перекидных гибких ме-таллорукавов.
Для поддержания требуемой температуры подаваемого в турбину воздуха на линии подачи установлен теплообменник с мощностью электронагревательных элементов (ТЭНов) 186 кВт. Для замера расхода воздуха через турбину установлен расходомер-ный участок с эталонным мерным соплом в комплекте с водяным дифманометром для определения перепада давления на мерном сопле.
Доступ воздуха из баллонной рампы 1 в пневмоси-стему стенда обеспечивается открытием вентиля 2, давление на входе контролируется парой манометров 3. Далее воздух очищается в фильтре 4, после чего, проходя через редуктор 5, давление воздуха понижается до 2,5 МПа перед теплообменником 7, контроль давления осуществляется парой манометров 6.
Подогреваясь в теплообменнике 7 до температуры 300-370 К для предотвращения выпадения конденсата, намерзания его в арматуре стенда и сопловых аппаратах турбин, воздух фильтруется повторно в фильтре 8. Температура воздуха замеряется датчиком температуры 9.
Актуальные проблемы авиации и космонавтики - 2014. Технические науки
Принципиальная схема стенда
При превышении температуры воздуха более 390 К отключается электропитание ТЭНов. Далее воздух поступает на расходомерный участок с мерным соплом 12. Температура на входе регистрируется с помощью датчика температуры 11, входное давление -парой манометров 10. Перепад давления на входе и выходе расходомерного участка измеряется водяным дифманометром 13. Совокупность этих приборов и эмпирических коэффициентов сопла служит для нахождения удельного веса воздуха, проходящего через расходомерный участок для определения массового расхода.
Далее, для подачи воздуха в турбину необходимо понизить давление с 2,5 МПа до 0,2 МПа. Для этой цели в систему включена дроссельная шайба 14, после которой замеряется давление парой манометров 16 и температура датчиком температуры 15. После турбины давление воздуха замеряется парой манометров 17. Охлаждение подшипников турбины обеспечивается системой подвода и отвода воды 18.
Турбина передает крутящий момент на редуктор, имеющий передаточное число, равно 4. Далее редук-
тор передает момент вращения на динамометр. Динамометр обладает встроенным датчиком частоты вращения и весовым устройством, служащим для измерения момента вращения.
В итоге, составляется протокол испытаний, по которому строятся графические зависимости КПД и мощности турбины от перепада давления на турбине и коэффициента, характеризующий угол входа потока на лопатки турбины.
Библиографические ссылки
1. Технология производства жидкостных ракетных двигателей : учебник / В. А. Моисеев, В. А. Тарасов, В. А. Колмыков, А. В. Филимонов. М. : Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2008. 381 с. : ил.
2. Теория и расчет агрегатов питания жидкостных ракетных двигателей. 3-е изд., перераб. и доп. М. : Машиностроение, 1986. 376 с. : ил.
© Гайнутдинов А. В., Каменюк О. В., Останина Н. Г., 2014
