Физические принципы работы та принципиальные схемы плазменно-ионных двигателей, страница 4

Процессы 1-2 могут протекать в любой расширительной машине (турбине, МГД-генераторе, поршневой машине и др.)

Многоконтурные схемы обеспечивают безопасность и надежность ЭУ, особенно с использованием ядерных источников энергии (рис.4.35).

Расчет параметров цикла Ренкина.

При расчете параметров паровых агрегатов, особенно с наличием двухфазных сред, широко используют графоаналитический способ. Такие параметры, как P, T,, x, считывают с i-s диаграмм, построенных для различных рабочих тел, и подставляют в балансные уравнения рассчитываемых агрегатов. Аналитические уравнения состояния сухого насыщенного и влажного пара, связывающие основные термодинамические параметры, очень сложны. Поще, надежнее и точнее использовать при расчетах графические изображения i-s диаграмм. Во влажнопаровом цикле Ренкина рис(4,43) температуру пара перед турбиной выбирают в пределах T₁=1200…1400 К.  Это определяется надежностью и ресурсом лопаточного аппарата. Давление P₁= при этой температуре считывается из диаграммы i-s в точке 1.

Температуру пара на выходе из турбины в точке 2 определяют исходя из условия обеспечения минимальной поверхности и массы холодильника-излучателя (о космической установке). Поверхность излучателя можно рассчитать по уравнению теплового баланса:

                                  (1.1)

где G_T – массовый расход пара энергоустановки, равный расходу пара через турбину, кг/с;

r₂- скрытая теплота конденсации пара при температуре  T₂ , Дж/кг

x_2- степень сухости пара в точке 2

_-  степень черноты поверхности излучателя

= 5,68*10^-8 - постоянная Стефана-Больцмана

- сумма тепловых потоков, падающих на излучатель от внешних источников тепла, Вт/м²

- удельная поверхность излучателя м²/Вт

N_ЭЛ- электрическая мощность энергоустановки, Вт

                                                         (1.2)

- изоэнтропический теплоперепад турбины, Дж/кг

=0,7…0,9 – энергетический КПД турбины

=0,94…0,97 –КПД генератора

=0,95…0,98 –КПд преобразователя

Решая, уравнение 1.1 относительно  и подставляя значение (1.2), имеем

Задачу решают следующим образом. Задавая ряд , рассчитывать величину . Величину принимают в пределах 0,7…0,9. Откладывая на графике величины теплоперепадов Н_{Т ,} находят параметры пара в точках 2, считывая их из i-s диаграммы. Рассчитывают  для каждого значения Н_Т  и строят графики

График позволяет найти расчетное значение температуры пара  на выходе турбины, при котором поверхность излучателя принимает минимальное значение.

График  пологий, поэтому при расчете можно принять . При этом увеличивается Н_Т , и если N_T= const, то уменьшается G_T, что снижает габариты и массу турбины при незначительном увеличении F_ХИ . Давление пара Р₂ определяют в точке 2 из диаграммы i-s.

Температура  T₂=T₃ , так как процесс конденсации изотермичен. Давление Р₃ = , где = 0,7..0,8- коэффициент восстановления полного давления в холодильнике - излучателе.

T₃=T₃-, где =50…100К- переохлаждение конденсата, обеспечивающее бескавитационную работу циркуляционных насосов.

Температура на выходе из циркуляционных насосов T₄=T₃  Давление конденсата , где = 0,8…0,9- коэффициент восстановления полного давления в парогенераторе. Температура T₄=T₁, давление Р₄=Р₄ . КПД циркуляционного насоса можно принимать  =0,65…0,8

76. Особенности подачи рабочих тел в ЭРД в условиях космоса.

Система подачи и хранения рабочего тела предназначена для хранения и подготовки соответствующего фазового состояния, а также для дозировки и подачи рабочего вещества в движитель.

Систему хранения и подачи состоит из трёх основных частей (рис. 1.1):

а) система хранения;

б) система дросселирования;

в) система регулирования и распределения.