第二百四十七章 化壓力為食量(1 / 2)

我的科學時代 仲淵2 5309 字 3個月前

關於噴頭材料的問題,主要集中於材料供應環節。

中華是一個嚴重缺銅的國家,國內進口的銅金屬95%以上供應各大兵工廠,市麵上的銅錢和銅製品少得可憐,而這些進口銅金屬純度約為99%左右,無法達到工業級純銅的標準。

工業級純銅,俗稱紫銅,含量標準為99.95%以上,如此才具備最佳的熱傳導係數,這種高端紫銅原料屬於國家戰略資源之一,中華沒有生產能力,全部依賴對外進口。

“想要購買99.95%純度以上的紫銅不現實,經濟上也不允許,看來必須自力更生,在根據地建立一套完整的紫銅生產體係,采礦冶煉,最後電解精煉,這樣就能得到紫銅,不僅氧槍噴頭需要用到,發電機,變壓器,電話線,子彈和炮彈等等,都需要銅。”餘華默默思索,在筆記本上寫下關於噴頭材料供應的解決辦法。

電解法,這是當前最適合根據地的紫銅生產工藝,把粗銅作為陽極,純銅作陰極,以硫酸銅溶液為電解液,經過電解純度可達到99.99%。

較為容易的材料供應環節問題解決,現在回過頭來,著手難度最高的地方。

噴頭結構如何設計,才能符合要求?

“想要獲得超音速氣流,提高壓力和速度是關鍵,這裡應該采用火箭發動機的拉瓦爾噴管結構,類似渦扇引擎的直筒結構設計雖然也能得到超音速氣流,但技術要求很高。”

餘華右手轉著鉛筆,記憶湧現,大腦對曾經瀏覽學習過的b站氧吹爐技術視頻資料進行分析,綜合自己在機械工程係學到的重要知識,很快確定噴頭結構設計。

拉瓦爾噴管結構,日後火箭發動機噴管的主要結構設計,噴管分為兩部分,前半部分形狀為由大到小,向中間縮減為一個窄喉結構,類似漏鬥狀,後半部分則迅速擴張,同樣類似漏鬥狀。

從流體力學角度出發,拉瓦爾噴管是一個很有意思的設計。

一般而言,高壓純氧在噴管內運動遵循‘流體在管中運動時,截麵小處流速大,截麵大處流速小’原理,噴管前半部分,高壓純氧隨著噴管收斂縮小不斷加速,在窄喉區域達到氣流的運動速度臨界點。

這時,亞音速氣流無法繼續提升,不再遵循‘截麵小處流速大,截麵大處流速小’原理,情況與之恰恰相反,出現‘截麵越大,流速越快’現象,所以到了後半部分,拉瓦爾噴管會迅速擴張,增大氣流截麵積。

這個精妙絕倫的設計,使得氣流運動速度和壓力陡然激增,從每秒三百米提升一個數量級,達到2-3公裡/秒,約為7馬赫—8馬赫左右。

氧槍噴頭采用拉瓦爾噴管設計,便能輕而易舉獲得超音速氣流,而火箭發動機采用拉瓦爾噴管設計,就得到了前所未有的巨大推力。

此外,耳熟能詳的彈道導彈,防空導彈,空空導彈等發動機噴管,基本采用拉瓦爾噴管結構。

好用,實在。

不過,由於這個年代火箭和導彈均未誕生,人們還沒有真正意義上認識到拉瓦爾噴管的價值,自從被瑞典人拉瓦爾發明取得專利以來,便放在家裡吃灰。

餘華腦海已然構思出整個拉瓦爾噴管的形狀結構,右手執筆,在嶄新的設計圖紙上,畫出基於拉瓦爾噴管的氧槍噴頭。

整個氧槍噴頭采用多孔式結構,總共三個微型拉瓦爾噴管結構,隨後,餘華建立的實時動態噴管數學模型進行分析,數分鐘後,得出分析結果。

在高壓純氧氣流壓力和流量恒定不變的情況下,三孔設計的超音速氣流經過分流處理,速度正好適中,不會傷害到2t級轉爐爐底內襯。

單孔結構噴頭,在同等

工作氧壓參數下,氣流速度可以達到2公裡每秒,會對爐底內襯造成嚴重衝擊。

“就用三孔噴頭,非常適合2t級實驗轉爐。”得到分析結果,餘華隨即確定采用三孔噴頭,緊接著,開始下一步設計——槍身。

由於氧槍需要在溫度和熱輻射極高的轉爐內工作,為了避免氧槍受熱損壞,除了一條供氧管道外,還應當加入冷卻散熱管道。

風冷散熱肯定不行,必須用液態冷卻。

槍身部分設計,餘華用的是三管齊下方桉,中心管道為主供氧管道,第二根管道為冷卻水進水,最外層第三根管道為冷卻水出水,槍身與槍尾連接處采用法蘭和密封膠圈。

設計圖紙上,由一條條標準線條和符號構成的三孔噴頭氧槍逐漸成形,餘華一邊設計一邊建立數學模型,進行計算模擬,獲得數據,然後根據這些計算數據進行修改。

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