RU126376U1 - GASIFIER FOR OPEN DIAGRAM LIQUID ROCKET ENGINE - Google Patents
GASIFIER FOR OPEN DIAGRAM LIQUID ROCKET ENGINE Download PDFInfo
- Publication number
- RU126376U1 RU126376U1 RU2012132690/06U RU2012132690U RU126376U1 RU 126376 U1 RU126376 U1 RU 126376U1 RU 2012132690/06 U RU2012132690/06 U RU 2012132690/06U RU 2012132690 U RU2012132690 U RU 2012132690U RU 126376 U1 RU126376 U1 RU 126376U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- fuel
- oxidizer
- mixing
- nozzles
- chamber
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Газификатор для жидкостного ракетного двигателя открытой схемы содержит смесительную головку и камеру с выходным патрубком, при этом смесительная головка включает крышку, среднее и огневое днища, которые образуют полости горючего и окислителя, указанные полости через патрубки, выполненные в корпусе смесительной головки, соединены с системой подачи окислителя и горючего, причем между средним и огневым днищами равномерно расположены по концентрическим окружностям смесительные элементы, кроме того, имеется пояс разбавления, отличающийся тем, что в качестве смесительных элементов применены форкамеры, каждая из которых выполнена в виде цельноточенного корпуса с соосно расположенными в нем форсунками горючего и окислителя со смесительной камерой, причем форсунки горючего через отверстия, выполненные в корпусе форкамеры, соединены с полостью горючего, а форсунки окислителя через отверстия соединены с полостью окислителя, при этом указанные форсунки соединены со смесительной камерой, кроме того, корпуса форкамер со стороны форсунок горючего закреплены в среднем днище, а со стороны смесительных камер в сквозных отверстиях огневого днища с образованием кольцевых каналов-поясов разбавления, которые гидравлически соединены с полостью окислителя, при этом толщина кольцевого зазора определяется по следующей формуле:где- площадь кольцевого канала для ввода окислителя, подлежащего испарению;D- наружный диаметр форкамеры;µ - коэффициент расхода канала, зависящий от конфигурации входных кромок (0,65…0,75);ρ - плотность испаряемого компонента;ΔP - срабатываемый перепад давления на форкамере;- массовый секундный рас�The gasifier for an open-circuit liquid-propellant rocket engine contains a mixing head and a chamber with an outlet pipe, the mixing head including a cover, a middle and fire bottoms that form the fuel and oxidizer cavities, these cavities through the nozzles made in the housing of the mixing head are connected to the feed system oxidizing agent and fuel, moreover, between the middle and firing bottoms the mixing elements are evenly arranged along concentric circles, in addition, there is a dilution belt, distinguishing The fact is that, as mixing elements, pre-chambers are used, each of which is made in the form of a single-body case with fuel nozzles and oxidizer coaxially located in it with a mixing chamber, moreover, the fuel nozzles are connected to the fuel cavity through openings made in the pre-chamber, and the nozzles the oxidizer through the holes are connected to the cavity of the oxidizer, while these nozzles are connected to the mixing chamber, in addition, the housing of the prechambers from the side of the fuel nozzles are fixed in the middle bottom, and from the mixing chambers in the through holes of the fire bottom with the formation of annular channels-dilution belts that are hydraulically connected to the cavity of the oxidizer, the thickness of the annular gap is determined by the following formula: where is the area of the annular channel for introducing the oxidizing agent to be evaporated; D is the outer diameter prechambers; µ - channel flow coefficient, depending on the configuration of the input edges (0.65 ... 0.75); ρ - density of the evaporated component; ΔP - triggered pressure drop across the prechamber; - mass second
Description
Область техникиTechnical field
Полезная модель относится к энергетике и, в частности, к газификатору, вырабатывающему газ с избытком кислорода высоких параметров, получаемый за счет энергии, выделяемой при сгорании жидкого керосина в жидком кислороде.The utility model relates to energy and, in particular, to a gasifier that produces gas with an excess of oxygen of high parameters, obtained due to the energy released during the combustion of liquid kerosene in liquid oxygen.
Предшествующий уровень техникиState of the art
Известен парогенератор (газификатор) для производства пара за счет тепла водорода, сжигаемого в атмосфере кислорода, который содержит смесительную головку с несколькими соосно струйными форсунками горючего и окислителя, закрепленными в среднем и огневом днищах, и цилиндрическую камеру с поясом разбавления, через которые осуществляется подача воды в огневое пространство цилиндрической камеры. Смесительная головка состоит из трех днищ - огневого, среднего и крышки. Указанные днища образуют две основные полости смесительной головки: внутреннюю, в которую поступает окислитель, и наружную полость горючего. Кроме того, имеются патрубки подвода окислителя и горючего в указанные полости и патрубок отвода водяного пара из камеры. Также имеется средство для воспламенения кислородно-водородной смеси, выполненное в виде форкамеры, снабженной электроискровым воспламенителем (см. патент DE №3936806, МПК F22B 1/18, 20.04.1995 г.). Это техническое решение является прототипом предлагаемой полезной модели.Known steam generator (gasifier) for the production of steam due to the heat of hydrogen burned in an oxygen atmosphere, which contains a mixing head with several coaxial jet nozzles of fuel and oxidizer, mounted in the middle and fire bottoms, and a cylindrical chamber with a dilution belt through which water is supplied into the firing space of a cylindrical chamber. The mixing head consists of three bottoms - fire, middle and cover. These bottoms form two main cavities of the mixing head: the inner one into which the oxidizing agent enters, and the outer cavity of the fuel. In addition, there are nozzles for supplying an oxidizing agent and fuel to said cavities and a branch pipe for removing water vapor from the chamber. There is also a means for igniting the oxygen-hydrogen mixture, made in the form of a prechamber equipped with an electric spark igniter (see DE patent No. 3936806, IPC F22B 1/18, 04/20/1995). This technical solution is a prototype of the proposed utility model.
Недостатком прототипа является сложность конструкции смесительной головки, повышенная длина цилиндрической камеры и большая масса.The disadvantage of the prototype is the design complexity of the mixing head, the increased length of the cylindrical chamber and the large mass.
Раскрытие полезной моделиUtility Model Disclosure
Задача, на решение которой направлена патентуемая полезная модель - это повышение надежности и эффективности работы газификатора для превращения жидкого кислорода в газообразное состояние.The problem the patented utility model is aimed at is improving the reliability and efficiency of the gasifier for converting liquid oxygen into a gaseous state.
Эта задача решена за счет того, что в газификаторе для жидкостного ракетного двигателя открытой схемы, содержащем смесительную головку и камеру с выходным патрубком, при этом смесительная головка включает крышку, среднее и огневое днища, которые образуют полости горючего и окислителя, указанные полости через патрубки, выполненные в корпусе смесительной головки, соединены с системой подачи окислителя и горючего, причем между средним и огневым днищами равномерно расположены по концентрическим окружностям смесительные элементы, кроме того, имеется пояс разбавления, причем в качестве смесительных элементов применены форкамеры, каждая из которых выполнена в виде цельноточенного корпуса с соосно расположенными в нем форсунками горючего и окислителя со смесительной камерой, причем форсунки горючего через отверстия, выполненные в корпусе форкамеры, соединены с полостью горючего, а форсунки окислителя через отверстия соединены с полостью окислителя, при этом указанные форсунки соединены со смесительной камерой, кроме того, корпуса форкамер со стороны форсунок горючего закреплены в среднем днище, а со стороны смесительных камер в сквозных отверстиях огневого днища с образованием кольцевых каналов - поясов разбавления, которые гидравлически соединены с полостью окислителя, при этом толщина кольцевого зазора определяется по следующей формуле:This problem is solved due to the fact that in the gasifier for a liquid propellant rocket engine an open circuit containing a mixing head and a chamber with an outlet pipe, the mixing head includes a cover, a middle and a fire bottom, which form the cavity of the fuel and oxidizer, these cavities through the pipes, made in the housing of the mixing head, are connected to the supply system of the oxidizer and fuel, and between the middle and the firing bottoms the mixing elements are evenly arranged along concentric circles, except oh, there is a dilution belt, and pre-chambers are used as mixing elements, each of which is made in the form of a single-body case with fuel nozzles and an oxidizer coaxially located in it with a mixing chamber, and the fuel nozzles are connected to the fuel cavity through openings made in the pre-chamber and the oxidizer nozzles are connected through the openings to the oxidizer cavity, and these nozzles are connected to the mixing chamber, in addition, the nozzle bodies on the side of the fuel nozzles are replicated on the middle bottom, and on the side of the mixing chambers in the through holes of the fire bottom with the formation of annular channels - dilution belts that are hydraulically connected to the oxidizer cavity, while the thickness of the annular gap is determined by the following formula:
гдеWhere
- площадь кольцевого канала для ввода окислителя, подлежащего испарению; - the area of the annular channel for input of the oxidizing agent to be evaporated;
DН - наружный диаметр форкамеры;D H is the outer diameter of the prechamber;
µ - коэффициент расхода канала, зависящий от конфигурации входных кромок (0,65…0,75);µ is the channel flow coefficient, depending on the configuration of the input edges (0.65 ... 0.75);
ρ - плотность испаряемого компонента;ρ is the density of the vaporized component;
ΔР - срабатываемый перепад давления на форкамере;ΔР - triggered differential pressure on the prechamber;
- массовый секундный расход компонента через форкамеры; - mass second consumption of the component through the pre-chambers;
Технический результат, который может быть получен при осуществлении предлагаемого технического решения, - улучшение качества смешения и стабильности газификации жидкого кислорода.The technical result that can be obtained by implementing the proposed technical solution is to improve the quality of mixing and stability of gasification of liquid oxygen.
Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings
На фиг.1 представлен общий вид газификатора, на фиг.2 - выполнение форкамерыFigure 1 presents a General view of the gasifier, figure 2 - implementation of the prechamber
Пример осуществления полезной моделиUtility Model Example
Газификатор 1 содержит смесительную головку 2 и камеру 3 с выходным патрубком 4. Смесительная головка 2 включает крышку 5, среднее 6 и огневое 7 днища, которые образуют полости горючего 8 и окислителя 9. Указанные полости через патрубки 10 и 11, выполненные в корпусе смесительной головки 2, соединены с системой подачи окислителя и горючего (не показано). Между средним 6 и огневым 7 днищами равномерно расположены по концентрическим окружностям форкамеры 12. Каждая из форкамер выполнена в виде цельноточенного корпуса 13 с соосно расположенными в нем форсунками горючего 14 и окислителя 15 со смесительной камерой 16. Форсунки горючего 14 через тангенциальные отверстия 17, выполненные в корпусе 13 форкамеры, соединены с полостью горючего 8, а форсунки окислителя 15 через тангенциальные отверстия 18 соединены с полостью окислителя 9. Указанные форсунки соединены со смесительной камерой 16. Корпуса 13 форкамер 12 со стороны форсунок горючего 14 закреплены в среднем днище 6, а со стороны смесительных камер 16 в сквозных отверстиях 19 огневого днища 7 с образованием кольцевых каналов 20 - поясов разбавления, которые гидравлически соединены с полостью окислителя.The
Толщина кольцевого зазора определяется по следующей формуле:The thickness of the annular gap is determined by the following formula:
гдеWhere
- площадь кольцевого канала для ввода окислителя, подлежащего испарению; - the area of the annular channel for input of the oxidizing agent to be evaporated;
DН - наружный диаметр форкамеры;D H is the outer diameter of the prechamber;
µ - коэффициент расхода канала, зависящий от конфигурации входных кромок (0,65…0,75);µ is the channel flow coefficient, depending on the configuration of the input edges (0.65 ... 0.75);
ρ - плотность испаряемого компонента;ρ is the density of the vaporized component;
ΔР - срабатываемый перепад давления на форкамере;ΔР - triggered differential pressure on the prechamber;
- массовый секундный расход компонента через форкамеры; - mass second consumption of the component through the pre-chambers;
Работа устройстваDevice operation
При работе газификатора горючее из патрубка 10 заполняет полость горючего 8, подается через тангенциальные отверстия 17 в форсунки 14 горючего и далее в смесительную камеру 16. Окислитель через патрубок 11 подается в полость 9, а из нее в тангенциальные отверстия 18 попадает в форсунку 15 окислителя, а затем в смесительную камеру 16, где смешиваясь с горючим, вызывает реакции горения. Горение происходит при соотношении близком к стехиометрическому. Окислитель из полости 9 попадает в кольцевые каналы 20 пояса разбавления, где и происходит превращение жидкого кислорода в газообразное состояние.During the operation of the gasifier, fuel from the
В отличие от прототипа, в предлагаемом техническом решении смесительные элементы выполнены в виде форкамер, а огневое днище выполнено утолщенным, что позволило обеспечить надежное и качественное перемешивание компонентов топлива и устойчивый процесс их горения при высоких температурах на минимальных длинах и малых объемах смесительной головки.Unlike the prototype, in the proposed technical solution, the mixing elements are made in the form of pre-chambers, and the firing base is thickened, which allowed for reliable and high-quality mixing of the fuel components and a stable process of their combustion at high temperatures at minimum lengths and small volumes of the mixing head.
Кроме того, выполнение сквозных отверстий в утолщенном огневом днище, в которые вставлены концевые участки форкамер, позволило организовать эффективный процесс принудительного превращения жидкого кислорода в газообразное состояние в узких каналах коллектора разбавления, значительно сокращая осевые габариты газификатора.In addition, the implementation of through holes in the thickened fire bottom, into which the end sections of the prechambers are inserted, made it possible to organize an effective process of forcibly converting liquid oxygen to a gaseous state in the narrow channels of the dilution collector, significantly reducing the axial dimensions of the gasifier.
Предлагаемая полезная модель обеспечивает газификацию жидкого кислорода при следующих массовых соотношениях компонентов топлива Км:The proposed utility model provides gasification of liquid oxygen with the following mass ratios of fuel components Km:
- в форкамерах Км~6÷16 (температура ~2000°С);- in prechambers Km ~ 6 ÷ 16 (temperature ~ 2000 ° С);
- в поясе разбавления Км~100÷50 (температура ~100÷500°С).- in the dilution belt Km ~ 100 ÷ 50 (temperature ~ 100 ÷ 500 ° C).
Такое решение позволяет уменьшить осевые габариты газификатора, снизить его массу, увеличить выход газообразного кислорода при меньших затратах тепловой энергии. Кроме того, применение пояса разбавления в виде кольцевого канала над огневым днищем позволяет обеспечить надежное охлаждение днища.This solution allows to reduce the axial dimensions of the gasifier, to reduce its mass, to increase the yield of gaseous oxygen at lower cost of thermal energy. In addition, the use of a dilution belt in the form of an annular channel above the firing bottom allows reliable cooling of the bottom.
Промышленное применениеIndustrial application
Предлагаемый газификатор может найти применение в кислородно-керосиновых ЖРД открытых схем для перевода работы камеры двигателей из схемы жидкость-жидкость в схему газ-жидкость за счет газификации жидкого кислорода.The proposed gasifier can find application in open-circuit oxygen-kerosene liquid propellant rocket engines to transfer the operation of the engine chamber from a liquid-liquid scheme to a gas-liquid scheme due to gasification of liquid oxygen.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012132690/06U RU126376U1 (en) | 2012-07-31 | 2012-07-31 | GASIFIER FOR OPEN DIAGRAM LIQUID ROCKET ENGINE |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012132690/06U RU126376U1 (en) | 2012-07-31 | 2012-07-31 | GASIFIER FOR OPEN DIAGRAM LIQUID ROCKET ENGINE |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU126376U1 true RU126376U1 (en) | 2013-03-27 |
Family
ID=49125421
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2012132690/06U RU126376U1 (en) | 2012-07-31 | 2012-07-31 | GASIFIER FOR OPEN DIAGRAM LIQUID ROCKET ENGINE |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU126376U1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN107917016A (en) * | 2017-11-29 | 2018-04-17 | 北京航天动力研究所 | A kind of high pressure-bearing precombustion chamber head shell structure |
-
2012
- 2012-07-31 RU RU2012132690/06U patent/RU126376U1/en active IP Right Revival
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN107917016A (en) * | 2017-11-29 | 2018-04-17 | 北京航天动力研究所 | A kind of high pressure-bearing precombustion chamber head shell structure |
CN107917016B (en) * | 2017-11-29 | 2024-02-09 | 北京航天动力研究所 | Head shell structure of high-pressure-bearing precombustion chamber |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2635012C1 (en) | Steam-gas generator | |
RU2309325C1 (en) | Steam generator | |
RU2633741C1 (en) | Steam and gas generator | |
RU2644668C1 (en) | Gas-steam generator | |
RU2613011C1 (en) | Steam-gas generator | |
RU2431079C1 (en) | Steam generator (versions) | |
RU2358190C1 (en) | Hydrogen high-temperature steam generator with combined evaporation cooling of mixing chamber | |
RU2565131C1 (en) | Ramjet engine running on solid propellant and method of its operation | |
RU2300049C1 (en) | Mini steam generator | |
RU2488903C1 (en) | Combustion system of hydrogen in nuclear power plant cycle with temperature control of hydrogen-oxygen steam | |
RU2454607C1 (en) | Method for stabilisation of fuel combustion process in combustion chamber, and combustion chamber of straight-jet engine of aircraft | |
US20180179961A1 (en) | Turbine engine assembly and method of operating | |
RU2408417C1 (en) | Synthesis gas generator | |
RU2374173C1 (en) | Method of producing synthetic gas | |
RU126376U1 (en) | GASIFIER FOR OPEN DIAGRAM LIQUID ROCKET ENGINE | |
WO2019028289A1 (en) | Redesigned burner | |
CN109630245B (en) | Light hydrocarbon/diesel fuel reforming system and reforming method | |
RU119812U1 (en) | STEAM GAS GENERATOR | |
RU2448268C1 (en) | Chamber of low-thrust rocket engine running on two-component anergolic gas fuel | |
RU125677U1 (en) | HYDROGEN COMBUSTION DEVICE | |
RU2499952C2 (en) | Steam generator and method to produce high-temperature water steam | |
RU105947U1 (en) | MIXING HEAD WITH IGNITION DEVICE | |
RU2374560C1 (en) | Igniting device | |
RU2079684C1 (en) | Steam generator | |
RU2145039C1 (en) | Method and device for fuel feed to thermal engine chamber |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM1K | Utility model has become invalid (non-payment of fees) |
Effective date: 20130801 |
|
NF1K | Reinstatement of utility model |
Effective date: 20140820 |