Разработка методики расчета температуры внутренней стенки мультитопливной форсунки с учетом плотности теплового потока
Авторы: Алтунин К.В.
Опубликовано в выпуске: #12(132)/2022
DOI: 10.18698/2308-6033-2022-12-2238
Раздел: Авиационная и ракетно-космическая техника | Рубрика: Тепловые, электроракетные двигатели и энергоустановки летательных аппаратов
Представлена разработка новой методики расчета температуры внутренней стенки мультитопливной форсунки на основе данных по плотности теплового потока. Проведены патентный поиск и анализ научно-технической информации по многотопливным форсункам. Установлено, что одним из эффективных способов предотвращения появления и стремительного образования углеродсодержащих осадков в жидких углеводородных горючих является снижение температуры металлической стенки. Получены новые формулы для расчета температуры внутренней поверхности в зависимости от количества теплоносителей и их теплофизических свойств, геометрических характеристик каналов подачи и «сухой» массы форсунки. Проведен сравнительный теоретический расчет снижения температуры внутри однотопливной и двухтопливной форсунок при разных массовых расходах керосина. Полученные результаты свидетельствуют о большей эффектив-ности охлаждения мультитопливных форсунок по сравнению с однотопливными.
Литература
[1] Большаков Г.Ф. Физико-химические основы образования осадков в реактивных топливах. Ленинград, Химия, 1972, 232 с.
[2] Алтунин В.А. Исследование особенностей теплоотдачи к углеводородным горючим и охладителям в энергетических установках многоразового использования. Книга первая. Казань, Изд-во «Казанский государственный университет им. В.И. Ульянова-Ленина», 2005, 272 с.
[3] Яновский Л.С., Иванов В.Ф., Галимов Ф.М., Сапгир Г.Б. Коксоотложения в авиационных и ракетных двигателях. Казань, Абак, 1999, 284 с.
[4] Алтунин К.В. Пути усовершенствования жидкостных форсунок ВРД. Материалы Междунар. молодежной науч. конф., посвященной 120-летию со дня рождения авиаконструктора, акад. А.Н. Туполева «Туполевские чтения». Казань, Изд-во Каз. гос. техн. ун-та им. А.Н. Туполева, 2008, т. 1, с. 234–235.
[5] Алтунин К.В. Разработка новой методики расчета толщины слоя углеродсодержащих осадков в топливных каналах тепловых двигателей и энергоустановок. Инженерный журнал: наука и инновации, 2021, вып. 10 (118). http://dx.doi.org/10.18698/2308-6033-2021-10-2119
[6] Ramier S.A., Barve V.V., Thackway R.L., et. al. Multi-functional fuel nozzle with a heat shield. WO Patent 2016/024975. F23R 3/28, F23R 3/36, F23D 11/38. Published 18.02.2006.
[7] Алтунин К.В. Форсунка. Патент РФ на изобретение № 2388966. МПК F23D 11/36, F23K 5/18. Бюл. № 13 от 10.05.2010.
[8] Алтунин К.В. Форсунка. Патент РФ на изобретение № 2447362. МПК F23D11/36, F23K5/18. Бюл. № 10 от 10.04.2012.
[9] Алтунин В.А., Алтунин К.В., Абдуллин М.Р., Львов М.Л., Щиголев А.А., Платонов Е.Н., Юсупов А.А., Алиев И.Н., Яновский Л.С., Яновская М.Л. Некоторые пути совершенствования двигателей и энергоустановок марки «НК». Часть 1. Тепловые процессы в технике, 2021, т. 13, № 12, c. 530–542.
[10] Алтунин В.А., Алтунин К.В., Абдуллин М.Р., Львов М.Л., Щиголев А.А., Платонов Е.Н., Юсупов А.А., Алиев И.Н., Яновский Л.С., Яновская М.Л. Некоторые пути совершенствования двигателей и энергоустановок марки «НК». Чаcть II. Тепловые процессы в технике, 2022, т. 14, № 1, с. 9–21.
[11] Алтунин В.А., Алтунин К.В., Алиев И.Н., Гортышов Ю.Ф., Давлатов Н.Б., Зарипова М.А. и др. Некоторые пути повышения эффективности жидкостных реактивных двигателей летательных аппаратов на углеводородных и азотосодержащих горючих и охладителях. Монография. Л.С. Яновский, ред. Казань, Изд-во «Школа», 2020, 148 с.
[12] Малыгина М.В. Численное исследование многотопливного горелочного модуля камеры сгорания ГТУ. Вестник Самарского государственного аэрокосмического университета, 2011, № 3 (27), с. 143–150.
[13] Мурашев П.М. Многотопливная форсунка для газотурбинных двигателей и установок. Патент РФ на ПМ № 110818. МПК F23D11/10. Опубл. 27.11.2011. Бюл. № 33.
[14] Бурдыкин В.Д., Козлов В.Г., Кондрашова Е.В. Многотопливная форсунка. Патент РФ на ПМ № 166189. МПК F23D11/10, F23D11/36. Опубл. 20.11.2016.
[15] Мальчук В.И., Шатров М.Г., Кудряшов Б.А., Скороделов С.Д. Форсунка для подачи двух видов топлива в дизельный двигатель. Патент РФ на ИЗ № 2541674. МПК F02M 43/04, F02D 19/06, F02M 21/00. Опубл. 20.02.2015. Бюл. № 5.
[16] Стасюк А.В., Калашник Н.Н., Приладышев Д.Ю., Пустарнаков А.И. Форсунка двухтопливная «газ плюс жидкое топливо». Патент РФ на ИЗ № 2578785. МПК F23D 17/00, F23R 3/36. Опубл. 27.03.2016. Бюл. № 9.
[17] Алтунин К.В. Разработка методики расчета температуры внутренней стенки мультитопливной форсунки с целью предотвращения осадкообразования и перегрева. Известия высших учебных заведений. Машиностроение, 2021, № 6 (735), с. 37–47.
[18] Cengel Yunus A. Heat Transfer: A Practical Approach. 2nd edition. McGraw-Hill, 2002, 896 p.
[19] Алтунин К.В. Разработка методики расчета теплоотдачи при влиянии осадкообразования и электрической конвекции в среде керосина. Тепловые процессы в технике, 2022, т. 14, № 7, с. 325–334.