Билет№14

1. Основные параметры насосов (8.6).

2. Турбина ТНА (8.11). Классификация турбин (8.12).

Основные параметры насосов

1.Объемная производительность насоса, V, м3 / с

где:

- массовый секундный расход жидкости, кг/с; - плотность рабочего тела на входе в крыльчатку, м3 / кг.

Относительная скорость движения жидкости в насосе, а, следовательно, V и пропорциональны частоте вращения крыльчатки:

2. Действительный напор насоса, Нд, Дж/кг.

Действительный напор насоса характеризует приращение энергии, приобретенное 1 кг жидкости, прошедшей через насос.

где: Р вых. > Р вх. - давление на выходе и входе в крыльчатку, н/ м2 ; - средняя плотность жидкости в крыльчатке насоса, м3 / кг ;

Напор пропорционален произведению квадратов частоты вращения n и внешнего диаметра крыльчатки:

3.Давление на выходе из насоса, PBblX, Па.

где:

- давление в камере, Па;

- перепад давления на форсунках, Па;

- перепад давления, обеспечивающий преодоление гидравлического

сопротивления магистрали от насоса до камеры ЖРД, Па.

4.Число оборотов крыльчатки, n, об/мин.

где:

- угловая скорость крыльчатки, 1/ с.

5.Полезная мощность насоса, N, Вт.

Полезная мощность насоса - мощность, переданная насосом жидкости, т.е. затраченная на создание действительного напора при заданной объемной производительности.

Полезная мощность насоса пропорциональна кубу числа оборотов крыльчатки

б. Коэффициент полезного действия насоса насоса, , %.

где:

, , -объемный, гидравлический и механический коэффициенты

полезного действия (к.п.д.) насоса, соответственно.

где V _ут. - объемная производительность насоса, обусловленная перетечками в нем.

Объемный КПД определяет количество жидкости, перетекающей из полости высокого давления обратно в полость низкого давления, и утечек жидкости из полости высокого давления через уплотнения.

- учитывает потери:

- на трение жидкости в каналах входного патрубка, крыльчатки, улитки, выходного диффузора, а также на трение в самой жидкости, обусловленные ее вязкостью;

- на удар и срыв потока, обусловленные несовпадением геометрического профиля лопатки и направлением вращения крыльчатки.

Потери на трение пропорциональны квадрату объемной производительности V² или квадрату относительной скорости жидкости W².

Потери на удар минимальны при расчетном числе оборотов крыльчатки.

= 70 / 90 %

Произведение объемного и гидравлического к.п.д. носит название внутреннего к.п.д. насоса.

- учитывает механические потери, связанные с трением жидкости о нерабочие поверхности крыльчатки, потери в подшипниках, уплотнениях и т.д.

= 70 / 80 %

7. Потребная мощность насоса, nh, Вт.

Потребная мощность насоса определяется экспериментально при его проливках, в процессе проведения которых находят объемную производительность, значения давления на входе и выходе из насоса, число оборотов крыльчатки и крутящий момент на валу.

8. Коэффициент быстроходности насоса, ns.

Коэффициент быстроходности насоса - число оборотов эталонного насоса, геометрически подобного натурному, с тем же гидравлическим и объемным к.п.д., но с напором в 1 Дж/кг и полезной мощностью в 1 Вт. В общем случае:

Величина ns характеризует форму колеса насоса, рис.63. Действительно, при данном числе оборотов n большее значение пs соответствует большим объемным производительностям V и меньшим напорам H. Увеличение же V и уменьшение H приводит к увеличению проходного сечения канала колеса (ширины) и к уменьшению выходного диаметра колеса D2. Таким образом, при больших значениях ns канал колеса будет коротким и широким. С уменьшением ns канал сужается, а отношение выходного и входного диаметров колеса (D2 /D1) увеличивается.

Насосы ЖРД, как правило, имеют относительно малые расходы объемные производительности V и большие напоры Н, т.е. малые значения ns (обычно меньше 100).

Рис.63

Форма колеса насоса в зависимости от ns: а - тихоходное колесо; б - нормальное колесо; в - быстроходное колесо.

Турбина ТНА

Одним из основных элементов ТНА является газовая турбина. В турбине потенциальная энергия продуктов сгорания из газогенератора или паров охладителя преобразуется в механическую работу турбины. Турбина предназначена для приведение во вращение насосов ТНА. Турбина состоит из соплового аппарата 1, рабочего колеса 2 с двумя рядами рабочих лопаток 3 и 4, направляющего аппарата 5 и корпуса турбины 6 с выходным патрубком 7, рис.75. Первая ступень турбины представляет совокупность соплового аппарата 1 и лопаток рабочего колеса 3, вторая образована неподвижными лопатками направляющего аппарата 5 и вторым рядом рабочих лопаток 4. Преобразование энтальпии газового потока в механическую энергию вращения вала осуществляется в два этапа: энтальпии газового потока - в кинетическую энергию струи (в сопловом аппарате); кинетической энергии струи - в механическую энергию вращения вала (на рабочем колесе).

Рис.75