Устройство для отбора продуктов сгорания

 

Союз Соаетских

Социалистических

Республик

ОП ЫСАНИ Е

И3ОБРЕТЕ Н ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЙТВЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свнд-ву (22) Заявлено 14.09.76 (21)2401 592/25-23 г с присоединением заявки № (ее) 591745 (51) М. Кл.2

G 01 H 1/24

Государственный комитет

Соввта Инннотров СССР ао делам квобретеннй н открытнй (23) Приоритет (43) Опубликовано05.02.78Бюллетень № 5 (4б) Дата опубликования описания 23.01.78 (53) УДК 620.115.23 (088.8) (72) Авторы

В. М. Ермолаев, Г. В. Демидов и В. Г, Крюков (71) Заявитель KBsaHcKHI ордена Трудового Красного Знамени авиационный институт им. А. Н, Туполева (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОТБОРА ПРОДУКТОВ

СГОРАНИЯ

Изобретение относится преимущественно:, к области ракетной техники и может быть использовано во всех энергетических установках, где необходимо .определение состава высокотемпературного диссоциированного газового потока.

Известны устройства для отбора продуктов сгорания из камеры ракетного двигателя, содержащие охлаждаем ый корпус, в котором выполнен газоотборный канал, имею-,о щий цилиндрический участок и сверхзвуковое сопло за ннм с входным и выходными отверстиями (11

Известно также устройство для отбора . продуктов сгорания, содержащее охлаждае 1а мый корпус со сверхзвуковым соплом и заборную камеру в форме цилиндрического участка, где размещают термохимические датчики, через которые пропускают газовую смесь и Обеспечивают селективный ана-рО лиз смеси горючих газов (2 ), Известные устройства позволяют добитьcs "замораживания состава отбираемого о газа до 2200 К, например, при отборе из камеры сгорания продуктов горения водород-д

2 новоздушной смеси. Замораживание состав отбираемого газа осуществляется за счет отбора тепла эа короткий промежуток времени и прекращения зарождения радикалов в цепном механизме, которь|е превращают исходные вещества в продукты реакции. Прекращение зарождения радикалов обеспечивается охлаждением пробы газа путем ускорения до сверхзвуковой скорости при,расширении в сопле.

При отборе пробы с большим содержанием о радикалов, например, при 3000-4000 К, не удается получить "замораживания состава в известных устройствах. При охлаждении пробы газа в известном устройстве состав его изменяется и стремится к ново му термодинамическому равновесию в соот ветствии с температурой.

Целью изобретения является сохранение состава пробы газа при ее охлаждении.

Эта цель достигается тем, что в известном устройстве в.заборной камере эа соплом смонтирован сверхзвуковой диффузор с симметрично выполненным кольцевым

591745 обраканалом, сообшенным с выходным отверстием.

Установлено, что изменение состава отбираемой пробы газа происходит при переходе от сверхзвукового течения к дозвуковому, т.е. при переходе потока пробы газа через прямой скачок уплотнения.

Установление сверхзвукового диффузора с симметричио выполненным кольцевым каналом за соплом позволяет организовать .систему:косых скачков, а замыкающий прямой скачок возникает в кольцевом канале, радиальный размер которого соизмерим с длиной свободного пробега радикалов.

Используя явление гибели радикалов Hà 15 стенке, производят отделение стабильных компонентов от радикалов в кольцевом канале сверхзвукового диффузора.

При этом стабильные компоненты состава отбираемого диссоциированного газа эа- 20 морожен ы".

На чертеже представлено устройство для отбора продуктов сгорания в продольном разрезе.

Устройство для отбора продуктов сгорания i5 содержит охлаждвемый корпус 1, в котором выполнены сверхзвуковое сопло 2 и забор-. ная камера 3 в форме цилиндрического участка, входное 4 и выходное 5 отверстия, сверхзвуковой диффузор 6, содержащий коль- 50 цевой канал 7, сообшающийся с выходным отверстием 5 каналом 8. Заборная камера

3 сообщается с коллектором 9, к которому подсоединен вакуумный насос.

Устройство работает следующим зом.

Отбор пробы газа иэ камеры сгорания, в составе которого количество радикалов соизмеримо.с количеством стабильных ком,понентов, осушествляется через входное отверстие 4 сверхзвукового сопла 2. Для исключения попадания газа во входное отверстие 4 из пограничного слоя, образуюшегося при обтекании потоком устройства, входная наружная часть сопла имеет коническую

45 форму.

Сопло обеспечивает забор пробы газа иэ точечной области камеры сгорания ракетного двигателя в объеме, достаточном, чтобы

50 нв течение пробы газа пограничные слои не оказывали существенного влияния. При движении пробы газа по соплу; происходит ускорение ее течения до сверхзвуковой скорости и охлаждение.

Установлено, что изменение состава пробы газа происходит при переходе от сверхзвукового к дозвуковому течению,. и к из менению состава приводит активность радикалов, которые взаимодействуют не только один с другим, но и с молекулами .. стабильных компонентов (СО СО Н з е э

О и др.).

В цилиндрическом канале за соплом сверх» звуковой диффуэор разъединяет пробу газа a gBe части. При этом одна часть пробы газа продолжает движение по заборной камере 3, другая — в диффузоре, При движении части пробы газа в сверхзвуковом диффузоре с помощью системы косых и замыкающего прямого скачкбв уплотнения осушествляется переход -в дозвуковоа течение пробы газа в кольцевом канале, радиальный размер которого соизмерим с длиной свободного пробега радикалов.

При движении части пробы газа по кольце вому каналу диффузора вероятность столкновения радикалов со стабильными молекулами уменьшается из-за гибели радикалов на стенке кольцевого канала. При этом происходит "замораживание стабильных компонентов состава пробы газа.

Охлаждение пробы газа за короткий промежуток времени в сопле и очищение состава пробы газа от радикалов в сверхзвуковом диффуэоре обеспечивают сохранность (" замораживание ) количества стабильных компонентов состава отбираемой пробы продуктов сгорания, а использование уравнений материального баланса позволяет определить недостающие компоненты состава смеси.

"Замораживание стабильных компонентов состава отбираемой пробы газа в устройстве позволяет использовать газоотборные емкос»ти для отбора продуктов сгорания с учетом кратковременности работы ракетного двигателя и провести анализ, например, на хроматографических приборах.

Формула изобретения

УстРойство для отбора продуктов сгора ния преимущественно иэ камеры ракетного двигателя, содержащее охлаждаем ый корпус со сверхзвуковым соплом и заборную камеру в форме цилиндрического участка, отличаюшееся тем,что,сцелью сохранения состава пробы газа при ее охлаждении, в заборной камере за соцлом смонтирован. сверхзвуковой диффуэор с симметрично выполненным кольцевым каналом, сообщенным с выходным - отверстием.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Патент США № 3436966, .

«л. 73-421 5э 1 969.

2, Авторское свидетельство СССР

¹ 317972, кл. & 01 К 31/10,1971.

0x awitn ap

В наса

Составитель Д. Пажи

Редактор Л, Утехина Техред А. Алатырев Корректор А. Иласенко

Заказ 579/35 Тираж 831 Подписное

БНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, -35, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП «Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4