Подбор подкачивающего насоса и определение диаметров трубопроводов заборной магистрали

Подбор ПНЛ и определение диаметров трубопроводов ведут для максимального расхода топлива через заборную магистраль. Для летательных аппаратов с ГТД расчетная высота Н = 0, расчет­ный режим полета — взлетный.

Для получения расчетных формул составим уравнение Бернулли для сечения П—П (рис. 57), расположенного за ПНЛ, и сече­ния Д—Д — на входе в ПНД:

Δ р _П + γ_Т V _П ² /2 g + γ_п у _T = Рвх д + γ_Т V _Д ² /2 g + γ_Д+ Δр_Г + Δр_И

где Δ р _П— перепад давления на ПНЛ;

V _П и V _Д — скорости течения топлива за ПНЛ и на входе в ПНД;

• уп и уд — высоты расположения сечении П—П и Д—Д;

Рвх д — давление на входе в ПНД.

Рис. 57. Расчетная схема магистралей подачи топлива к дви­гателям:

1—заборчик воздуха из атмосферы;

2— бак; З-ПНЛ;

4— обратный клапан;

5—топливный аккумулятор; 6 и'8— пожарные и перекрестного питания краны; 7—ПНД

В формуле (49) все слагаемые представляют собой давление, вы­раженное в ньютонах на квадратный метр.

Δ р _П min = P _{вх Д min} + γ_Т (V _Д ² - V _П ²)/2 g - γ_Т (Y _П - Y_Д) + Δ р_Г + Δ р _И (50)

Наименьший перепад давления, который должен создавать ПНЛ

Для обеспечения бескавитационной работы ПНД необходимо, чтобы

Рвх д min ⁼ P_{t 4/1} + Δ р _П кав _{ПНД min} (51)

Подставляя выражение (51) в формулу (50) и заменяя Δ р _г на значение по формуле (24), получим

Δ р min = P _{t 4/1} + Δ р _П кав _{ПНД min} + γ_Т (V _Д ² - V _П ²)/2 g - γ_Т (У _П - У _Д) +

+ с² k²_маг γ_Т W²_расч + Δ р _И

Если внутренний диаметр трубопровода постоянен по длине заборной магистрали, то равны и скорости течения топлива. Тогда разность динамических давлений γ_Т (V _Д ² - V _П ²)/2 g =0

При различных значениях внутреннего диаметра трубопровода исходят из условий постоянного значения скорости течения топлива по всем трубопроводам.

Формулу (52) можно тогда представить в виде

Δ р п min = P _{t 4/1} + Δ р _П кав _{ПНД min} - (У_П - Уд) γ_Т + Δ р _И +

+ с² k²_маг γ_Т W²_расч = А + В k_маг², (53)

где А -величина, не зависящая от диаметра трубопровода;

В — коэффициент при k_маг²

Эти коэффициенты определяются по формулам:

А = P _{t 4/1} + Δ р _П кав _{ПНД min} - (У_П - Уд) γ_Т + Δ р _И

В = с² γ_Т W²_расч

Для вычисления приведённого коэффициента гидравлических

сопротивлений элементов магистрали по формуле (26) необходимо

знать диаметр трубопровода. Для определения последнего нужно при данном расходе топлива располагать значением скорости течения топлива, которая в свою очередь зависит от диаметра трубопровода. Тогда для получения решения задаются значениями скорости на основании статистических данных. Более точное решение может быть получено при Использовании способа последовательных приближений или графоаналитического способа.

При наличии нескольких двигателей и расходных баков с ПНЛ возможны различные варианты течения топлива по заборной магистрали и соответственно разные значения приведенного коэффициента гидравлических сопротивлений k _маг- Рассматривая три возможных варианта подачи топлива: одним ПНЛ к двум двигателям (при открытом кране перекрестного питания), одним ПНЛ

к одному двигателю (при закрытом кране перекрестного питания) и двумя ПНЛ к одному двигателю (при открытом кране перекрестного питания), можно установить, что расчетный—первый вариант.

Подача топлива одним насосом к двум двигателям. При отказе ПНЛ одной автономной магистрали подачи топлива к двигателю необходимо подавать к нему топливо насосом другой автономной магистрали и открыть кран перекрестного питания. Вместо автономных магистралей питания двигателей топливом получается централи­зованная подача топлива одним ПНЛ к двум двигателям по развет­вленному трубопроводу, включающему и магистраль перекрестного питания. Таким образом, при отыскании диаметра трубопроводов за­борной магистрали определяют и диаметры трубопроводов магист­рали перекрестного питания. Если до открытия крана перекрест­ного питания максимальный расход топлива через ПНЛ был Wдв то теперь он будет Wрасч == 2 Wдв.

В тех случаях, когда ПНЛ обеспечивает не только подачу топ­лива к ИНД, но и охлаждение масла в топливно-масляном радиа­торе, работу гидротурбопривода самого ПНЛ, открытие и закры­тие створок реактивного сопла, поворот лопаток входного направляющего аппарата компрессора, заполнение топливной камеры аккумулятора (расход через ПНЛ больше потребного расхода топлива двигателями, и часть топлива перепускается обратно в бак) необходимо вести расчет на увеличенный расход топлива W_Д:

W_Д =W_ДВ +W_ПЕР +W_А.З

W пер — прокачка по перепускной магистрали;

W_А.З — расход топлива при заполнении топливной камеры аккумулятора.

При открытии крана перекрестного питания в случае выхода из строя ПНЛ одной автономной магистрали и перепуске топлива расчетное значение расхода топлива составит

W_расч =2 W_Д =2 (W_Д +W_ПЕР +W_А.З).

Рассмотрим графоаналитическое решение задачи по определению диаметров трубопроводов заборной магистрали и подбору ПНЛ задаемся несколькими значениями внутреннего диаметра трубопроводов d_а на участке а (см. рис. 57). Это дает возможность определить по формуле (16) число Рейнольдса. Тогда для обычно встречающегося турбулентного режима можно по формулам (18), (19); (20) определить коэффициент сопротивления от трения λ. Зная длину участка а и коэффициенты местных сопротивлений на этом участке, по формуле (23) находим эквивалентный коэффициент гидравлических сопротивлений ξ_э. Приведенный коэффициент гидравлических сопротивлений k_a для участка а рассчитываем по формуле (26). Принимая постоянным.значение скорости течения топ­лива V по всем трубопроводам магистрали, запишем

V = 4W_а /π d²_а=4W_б /π d²_б=4W_в /π d²_в=4W_ш /π d²_ш (56).

Тогда d _i = d _a (W_i /W _a )^0..5 (57)

где W _a = W_расч = 2 W_д

Полученное соотношение (57) дает возможность определить значения k_б k_в,а и затем по формуле (35) величину k_маг Так как топливные аккумуляторы обычно расположены вблизи заборной магистрали, то гидравлическим сопротивлением трубопровода, ведущего к аккумулятору, можно пренебречь и учесть только, местное сопротивление отвода. Если топливный аккумулятор поставлен вдали от заборной магистрали, необходимо учитывать такое разветвление

. Рис. 58. Подбор ПНЛ и определение диа­метра трубопровода:

/, 2, 3— напорные характеристики ПНЛ (ЭЦН- 45, ЭЦН-Т и ЭЦН-10 на номинальном режиме); 4— минимальное потребное давление ПНЛ

Используя уравнение (53), можно построить графически изменения наименьшего перепада давления Δ р п min, который должен

создавать ПНЛ в зависимости от диаметра dа (кривая 4 на рис. 58). Для решения задачи с этими двумя неизвестными необходимо иметь еще одно уравнение. Напорная характеристика ПНЛ может быть использована для представления недостающего уравнения в графической форме.

Зная расход топлива Wрасч можно по напорной характеристике подобранного ПНЛ (кривая 2) определить перепад давления, создаваемого подкачивающим насосом, которое равно минимальному перепаду давления, необходимого для заборной магистрали, и соответствующий диаметр dа. Используя соотношение (57), получаем диаметры других участков магистрали.

Рис. 59. Напорная ха­рактеристика ПНЛ и ха­рактеристики заборных магистралей при откры­тии и закрытии крана перекрестного питания:

/—напорная характеристи­ка ПНЛ; 2—кран перекрест­ного питания открыт (цент­рализованная подача к двум двигателям);

3 —кран пере­крестного питания закрыт (автономная подача)

Полученные расчетные диаметры труб уточняются по стандарту, (приложение 8).

Ели имеются несколько типов ПНЛ, то возможны различные варианты выбора необходимого перепада давления ПНЛ и диаметры трубопроводов. Здесь надо иметь в виду, что большие диаметры труб приводят к увеличению веса трубопроводов, а малые—требуют значительных перепадов давления ПНЛ и, соответственно, большую мощность на привод вала ПНЛ. Всесторонний учет этих обстоятельств позволяет прийти к оптимальному решению для дан­ных условий. Когда напорные характеристики имеющихся насосов не удовлетворяют требуемым значениям расхода и давления, не­обходимо заказать новый насос или модифицировать имеющийся (см. гл. II).

После подбора ПНЛ и определения диаметров труб всех участ­ков магистрали можно построить характеристику магистрали (кривая 2 на рис. 59). Тогда ее пересечение с напорной характеристи­кой подобранного ПНЛ (кривая /) соответствует расчетному зна­чению расхода топлива 2Wy При закрытом кране перекрестного питания (кривая 3) и расходе топлива И^д на входе в ПНД будет до­полнительное избыточное давление.

Дата добавления: 2014-01-04