logo
Шишков

4.2.3. Одномерное течение

Приближенное решение задачи об одномерном течении газа с части­цами неизменного одинакового состояния и размера может быть получе­но методом возмущений. В нулевом приближении газ и конденсирован­ная фаза имеют одинаковый состав и температуру, отсутствуют фазовые превращения. Такое "невозмущенное" течение двухфазной смеси экви­валентно движению газа с эффективными газовой постоянной и показа­телем изоэнтропы (табл. 4.8 da/d=3, с=с):

; ;

;

;

;

;

,

где z — массовая доля конденсированных частиц в смеси; с — теплоем­кость частиц.

Приближенные зависимости имеют вид

;

.

В результате относительного движения частиц различных размеров они могут сталкиваться между собой. Одновременно капля вращается, обдувается и деформируется газовым потоком. Исходом соударения капель в этих условиях могут быть коагуляция, укрупнение или дроб­ление, уменьшение. Размеры частиц при течении по соплу изменяются.

Однако для оценки возможного уровня потерь удельного импульса и относительного уменьшения расходного комплекса реальный полидисперсный конденсат может быть заменен монодисперсным, если в качестве эквивалентного диаметра частиц принять среднемассовый диаметр в горловине сопла.

Потери удельного импульса на скоростное и температурное отста­вание частиц пропорциональны массовой доле конденсированной фазы z и могут быть представлены в виде [2]

, ,

где =f();z — доля конденсированной фазы; коэффициенты kj близки к единице, зависят от давления в двигателе р, радиуса скругления горловины , полуугла раствора сопла =0,75+ 0,25 и степени расширения сопла соответственно, а также еще от ;kr зависит еще от давления р (несколько уменьшается с ростом давления).

Если в качестве опорного варианта выбрать коническое сопло с r=2,0; 2=15°; r а=2,5 и параметры в двигателе р=4 МПа и z=0,1, то , где=d причем ds измеряется в мкм, a d -в мм. Изменение функции в зависимости отсоставляет:

0 0,25 0,5 1 1,5 2 2,5

% 0 1,0 1,5 2,2 2,5 2,6 2,7

Таблица 4.8

Параметры равновесного двухфазного потока

При различном содержании конденсированной фазы

Параметр

z

0

0,1

0,2

0,3

0,4

1,25

1

2,29

1

1,22

1,045

2,33

0,965

1,19

1,099

2,37

0,926

1,16

1,163

2,42

0,883

1,14

1,249

2,45

0,83

Коэффициенты для условий, отличающихся от опорного варианта, равны:

кр = 1,12 - 0,03р; 2МПа10МПа;

кr = 1,1 - 0,057; 14;

к= 0,7 + 0,020; 10°25°;

ка = 1,1 - 0,04rа; 27.

Для определения относительного уменьшения расходного комп­лекса может быть использована оценочная зависимость

.