Artigo - Atena Editora

Artigo

Baixe agora

Livros

Modelagem de Transferência de Calor Transiente em um MFPL que opera no modo Blowdown

A modelagem da troca de calor, em motores foguete a propelente líquido (MFPL), entre os gases resultantes da combustão e as paredes da câmara, é essencial para determinar o tipo de material utilizado na câmara bem como suas espessuras, principalmente quando não há sistema de refrigeração. Para MFPL’s que operam no modo blowdown, esta troca de calor é transiente durante todo o funcionamento do motor, uma vez que não há um modo estacionário de operação. O sistema utilizado se baseia em um problema de valor inicial do modus operandi do motor, onde a maior diferença de pressão entre a câmara e os tanques de propelente é no momento de abertura das válvulas, uma vez que a pressão na câmara é a ambiente. Para o cálculo da troca de calor transiente, primeiro foram geradas as curvas de funcionamento do motor (pressão, empuxo, razão de mistura etc.) ao longo do tempo. Com estas, foram calculadas as trocas de calor convectivo e radiativo entre os gases e a câmara e a troca de calor radiativo da câmara com o ambiente externo. Os resultados mostraram que a maior troca de calor é na região próxima à garganta da tubeira. Além disso, para o motor analisado, foi necessário utilizar uma espessura maior na região da tubeira para não ocasionar falha estrutural do material.
Ler mais

Modelagem de Transferência de Calor Transiente em um MFPL que opera no modo Blowdown

  • DOI: https://doi.org/10.22533/at.ed.64224240417

  • Palavras-chave: Motor Foguete, Propelente Líquido, Propulsão, Blowdown, Troca de Calor.

  • Keywords: Rocket Engine, Liquid Propellant, Propulsion, Blowdown, Heat exchange

  • Abstract: The heat exchange modeling in liquid rocket engines (LRE) between the combustion gases and the chamber walls is essential for determining the type of material used in the chamber as well as its thickness, especially when there is no cooling system. For LREs operating in blowdown mode, this heat exchange is transient throughout the engine's operation since there is no steady-state mode of operation. The system used is based on an initial value problem of the engine's modus operandi, where the greatest pressure difference between the chamber and propellant tanks occurs at the valve opening moment, as the chamber pressure is at ambient level. To calculate transient heat exchange, the engine's operational curves (pressure, thrust, mixture ratio, etc.) over time were first generated. With these, convective and radiative heat exchanges between gases and the chamber, as well as the radiative heat exchange from the chamber to the external environment, were calculated. The results showed that the greatest heat exchange occurs in the region near the nozzle throat. Additionally, for the analyzed engine, a thicker region around the nozzle was necessary to prevent structural failure of the material.

  • Arthur Durigan Bahdur
  • Tiago Barbosa de Araújo
Fale conosco Whatsapp