Главная » Просмотр файлов » Глава XVIII. Тепловая защита летательных аппаратов и их энергетических у

Глава XVIII. Тепловая защита летательных аппаратов и их энергетических у (1013646), страница 5

Файл №1013646 Глава XVIII. Тепловая защита летательных аппаратов и их энергетических у (Под общ. ред. академика В.С.Авдуевского и проф. В.К.Кошкина - Основы теплопередачи в авиационной и ракетно-космической технике) 5 страницаГлава XVIII. Тепловая защита летательных аппаратов и их энергетических у (1013646) страница 52017-06-17СтудИзба
Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 5)

Однако вдув охладителя в турбулеитиый пограиичиый слой оказывает меньшее влияние иа процесс теплообмеиа, чем при ламинарном режиьте течения, что приводит к увеличению расхода охладителя при прочих равных условиях. Результзты экспериментальных исследований процесса теплообмеиа в турбулентном пограничном слое при адуве воздуха и гелия через пористук> поверхность, обтекаемую воздушным потоком, представлены из рис. 18.13.

Как и при ламинарном режиме, чем больше интенсивность вдува (формпараметр / =- (ри] ср/па) и чем меньше молекулярная магга вдуваемого газа (М„), тем меньше интенсивность теплообмеиа, а следовательно, тем больше эффективность тепловой защиты. На основании обобщения экспериментальных исследований по влиянию адуве различных гззов иа теплообмеи в турбулентном пограничном слое предложено следующее критериальиое уравнение для расчета коэффициеитз теплоотдачи (см. рис.

!8.13) при значениях формпараметра, для которых а/а, > О.1: туре поверхности (Т,,) н пренебрегая потерями тепла посредством излучения, уравнение теплового баланса можно записать в виде д. = — „, (1.— 1.) = Н 1-.-(1.--1.), где 1„-- па шльпая эптальпня вдуваемого охладптеля.

Пз данного соотношения следует, что массовый расход вдуваемого охладителя гл (~в о результаты расчетов показывают, что пористое охлаждение тем более экономии~ ее и эффективнее по сравнению с конвективиым, чем вьппе отношение перепада энтальпий в пограничном слое (1, — 1,) к перепаду энтальпвй охладителя (1,, — 1„) в системе охлаждения, а закжс чем больше параметр вдува. При скорости полета около 8 км)с, когда энтальпия заторможенного потока, превышает 4 10зкДж)кг, расход охладителя при пористом охлаждении иа порядок будет меньше, чем прп конвективном охлаждении.

18.3. ЗАГРАДИТЕЛЬНОЕ ОХЛАЖДЕНИЕ ПОВЕРХНОСТЕН При заградительном охлаждении теплопапряженпых поверхностей охлаждающий газ подается на поверхность тепло- обмена и распространяется вдоль этой поверхности, образуя зщпитпьш слой относительно холодного потока газа (см. рис. 18.4, а). Основным параметром, определяющим интенсивность теплообмепа в этих условиях, является эффективность заградительного охлаждении адпабатной (теплоизолированпой) поверхности 6..к = (1„— 1,,„))(1„- 144), (18.! 7) где 1и — полная энтальпия набегающего (горячего) потока газа; 14, — знтальпия охладптеля; 1 „„— эптальпия газового потока теплоизолированной поверхности, Если физические свойства газового поотка и охладптеля одинаковы (пли практически близкк), то выражение для О„,,„запишется в виде О„,л — — (Тг, — Т„,,) 1(ТН вЂ” ТО), (18.18) где Тп и Тн — соответственно тег.пеРатУРы набегающего потока газа и охладителя; Т„,„— температура теплопзолированной поверхности.

Эффективность заградительного охлаждения 6 ., „ определяет температуру адиабатной (теплоизолировапной) поверхности, которая характеризует процессы тепло- и массообмена между горячим готоком газа и пристенным потоком охладителв. Знал температуру теплоизолированной говерхьости.

можно рассчитать процесс теплообмепа и для более сложных случаев, например при комбинированном охлаждении, при котором одно- 444 ауру тву 1'нс. 28.!4. Пксвм отру>июго т ссннк в са, ю ',, > к". * — прнстсвваа отру»: 6 — саободнвн .труа, 1 — нач аан .й участок; 11 - н.раа дкк участок; 111 — основной участок временно реализуется за: радител>п>ое охлаждение нз впс>ппсй поверхности и допол>1птельпос КО>1вективпое Охла>кдеппс пг~верхности с противоположной сторо П1 (см.

рнс, 18.5). В >тих случаях для расчета тепловой поток на внеп>пей поверхностна>пгсделяется согласно формуле Ньютона, в которой вместо темпера г.,";:ы среды "1'у используется темпсгатура адпабатпой (теплоизо>>прованной) повеохностн: 4> —.— О(Т,д .— Т >. (18.19) Гндродинамическая картина течения, а следовательнс>, н пропесс теплообмена супгественно зависят От >вой>стряс>вских хапактеристик системы подачи охладитсля па зспгишаемую гсверхпость. Рассмотрим основные особенности про" есса теплооомена при подаче охгадителя через плоскую тангенпиальиую пгель, ось которой напповлена параллельно ззгнигдас>>ой повеох1>ос.и (Оис.

18.14) В атом слччае вблизи поверхности образус>тся СТРУ51 ПОТОКа Охлаантвли, КОТОРаи СОППККЗСКЕТС51 С ОДс'.Ой СТорОНЫ с плоской стенкой, а с другой стороны — с внешю>м потоком газа, скорость которого иун и температура Т» отличаются от на- 446 чальной скорости струи и,„, и температуры Т„,. Распространение пристенной струи в спчтпом потоке является сложным неавтомодельным течением, для детального анализа которого необходимо использовать методы численного оен|ения газодинамических уравнений. Однако в инженерной практике для оасчета процесса тепло- обмена с успехом могут быть использованы полуэмпнрические методы расчета, основанные на экспернмещтальных исследованиях основных закономерностей поистенных струйных теченией. Рассмотрим основные положения этих методов расчета.

В зависимости от размера (высоты) идели (Ь,) и толщины пограничного слоя Гб), образованного в результате обтекания поверхности внешним потоком, вдув охладнтеля может быть реализован во внешний поток Гири Ь„ъ 6) или в погоаничный слой (прн Ь„ ( 6). Развитие поистенного струйного течения в этих двух случаях может протекать по-паэному. Рассмотрим случай, когда высота щели больше нли соизмерима с толщиной пограничного слоя внешнего потока (см. оис, 18.14) и начальная скорость струи (из„) больше скооогтн внешнего спутного потока Гин). Ппистенное струйное течение условно можно разделить на две области: пограничная, примыкаю|пан непосредственно к поверхности. и струйная области.

С увеличением расстояния от щели. чеоез которую вдувается охладитель. толщина пограничного слоя н ширина струи увеличиваются, и соответственно скооость струйного потока уменьшается и в пределе стоемится к скооости внепшего потока. В пограничном слое имеет место падение скорости до нуля на стенке.

Если стенка теплоизолированная. то темпепатуоа в поперечном сечении пограни чного слоя остается постоянной н равной ее значению ва вне1нней границе пограничного слоя. Если поверхность не теплоизолнронанная, то вблизи ее образуется тепловой погнаничный слой и температура на его внешней границе Т, соответствует температуое на теплоизолированной поверхности Т„кл. Следовательно.

в общем случае для построения модели процесса теплообмена при загоаднтельном охлаждении необходимо опираться на закономеоности струйного смешения потоков и развития пограничного слоя в этой зоне. При значении толшнн пограничного слоя б, много меныпнх ширины зоны струйного течения (б (с Ь), можно в первом приближении полагать, что темпера~ура Та и скорость иэ на внешней границе пограничного слоя примерно соответствуют значению температуры Т и скорости и на оси свободной струи (при отсутствии стенки). Рассмотрим основные закономерности турбулентного смешения двух спутпых потоков. Если пренебречь трением на стенке, то она может рассматриваться как ось симметрии сноб жной струн в спутном потоке (рис.

18.14, б). В свободной струе мо «но выделить начальный (в котором существует ядро постоянной г~ прости), переходный и основной участки, На начальном участк струя температура и скорость на оси струи остаются постояннымн н рав 446 нымн их значению в выходном сечении щели. На основном участке струи происходит постепенное изменение скорости н температуры газа, которые с увеличением расстояния от выходного сечения щели стремятся к значениям во вне!пнем потоке. Для построения картины течения необходимо знать профиль скоростей и температур и попере сном сечении струи, угловой коэффициент расширения струи и положения полюса струи относительно среза сопла. Согласно экспериментальным исследованиям профили относительной скорОсти, энта тьпии и ьсзссовой концентрации имесот куполообразную фор формулой, предложепаой Ц!лихтенгом; к зз д ду Ьа нс Рнс.

!В!5, заангим о.:: полюса зоны струйного сзсещепна от параметра ат му и могут быть описаны (18.20) (18.21) где у — поперечная координата, отсчитываемая от впутрепнев границы зоны смешения для начального участка струи, а для основно~о Участка От Осн стР) и (Уа =- 0); тза„„ /апо дз~ — соответственно скорость, энтальпия и массовая концентрация на ось струи; Ь„, Ьи ܄— - ширина динамической, тепловой н концентрационной зоп смешения струи (рис.

18.14, а). Касс показьпсзсот экспериментальные исследования, профиль скоростей, эптальпий и концентрации в зоне струйного смешения подобны, однако ширина динамической зоны меньше, чем тессловой и концентрационной зон смешения, и примерно составляет Ь; =- — Ь, =.= 1,2Ь„. Угловой коэффициент расширения струи !йа, -= Ь,)х и положение полюса струи хп (положение точки иа осн х, в которой перес!- каются границы области смешения (рис. 18.18)), зависят от рялз факторов таких, как уровень турбулентности и профиль скорости в выходном сечении щели, толщина степки щели, рзздсляк,щая сэсецнзвактпсссеся потоки и размеры пограни,!ного слс я ис вшни!ей се поверхности, уровень турбулентности ш!еп!Исгс поток;, отношс!ше плотностен меспивающихси потоков Ри!!Уз и паРамстР спттпосгн потока лт = и, /итт. В конкретных реальных констр) !синях ! е всегда удается учесть одновременно все эти факторы.

Неравномерность поля скорост! в выходном сечении щел!! к ожпо учесть введением поправки па ее размер (Ь ). Зффссстивгый размер щели (Ь„,ф), учитывакяций фактическук~ величину колпчестьа движения, определяется как Ьоаф=- Ьо - - 26'„, где 6;— толщина вытеснения пограничного слов в выходном сечении сопла.

447 Согласно экспернмеитальпым исследованиям влияние толщины степки (Л), разделяющей смсшивакицне потоки, и размеров пограничных слоев на внутренней (61) н наружной ее поверхностях (6!') пз положение полюса струи г, зависимости от параметра спутпости потоков гп — — иг,/иг! (См. рпс. !8.15) можно определить согласно -лшприческим зависимостям х„5(Л г.й!' -', 6.") == 30ш при т 0,5; ти'(Л -'- д!' — 6!) = 15!а пРи т = 0,5. Лля определения длгшы !шчального у шсгка струи (1„) неосбходимо зпазь значения зангенсов углов расширения обласзи смешения двух потоков (рис. 18.15), размеры и!ели Ь, и полюс струи, х,: !4 -= (!51'(ь гга — — хи.

(18. 23) (18. 22) 5' Г иити Си!С!~5ЕИ5555 !11, а,. Ц, аа ит параигетри ги 44З 1(а рис. 18.15 приведен характер изменения тангенсов углов РИСШИРЕННЯ Обдаети СМЕШЕПИЯ ДВУХ ПОТОКОВ !((и! И !Паз В ЗИВИС51- мостн от параметра т =-и „иг,. 1)упктнрные линни соогвегствук!г значениям, полученным теоретнческ51, сплошные — экспериментальным значениям.

Характеристики

Список файлов книги

Под общ. ред. академика В.С.Авдуевского и проф. В.К
Свежие статьи
Популярно сейчас
Как Вы думаете, сколько людей до Вас делали точно такое же задание? 99% студентов выполняют точно такие же задания, как и их предшественники год назад. Найдите нужный учебный материал на СтудИзбе!
Ответы на популярные вопросы
Да! Наши авторы собирают и выкладывают те работы, которые сдаются в Вашем учебном заведении ежегодно и уже проверены преподавателями.
Да! У нас любой человек может выложить любую учебную работу и зарабатывать на её продажах! Но каждый учебный материал публикуется только после тщательной проверки администрацией.
Вернём деньги! А если быть более точными, то автору даётся немного времени на исправление, а если не исправит или выйдет время, то вернём деньги в полном объёме!
Да! На равне с готовыми студенческими работами у нас продаются услуги. Цены на услуги видны сразу, то есть Вам нужно только указать параметры и сразу можно оплачивать.
Отзывы студентов
Ставлю 10/10
Все нравится, очень удобный сайт, помогает в учебе. Кроме этого, можно заработать самому, выставляя готовые учебные материалы на продажу здесь. Рейтинги и отзывы на преподавателей очень помогают сориентироваться в начале нового семестра. Спасибо за такую функцию. Ставлю максимальную оценку.
Лучшая платформа для успешной сдачи сессии
Познакомился со СтудИзбой благодаря своему другу, очень нравится интерфейс, количество доступных файлов, цена, в общем, все прекрасно. Даже сам продаю какие-то свои работы.
Студизба ван лав ❤
Очень офигенный сайт для студентов. Много полезных учебных материалов. Пользуюсь студизбой с октября 2021 года. Серьёзных нареканий нет. Хотелось бы, что бы ввели подписочную модель и сделали материалы дешевле 300 рублей в рамках подписки бесплатными.
Отличный сайт
Лично меня всё устраивает - и покупка, и продажа; и цены, и возможность предпросмотра куска файла, и обилие бесплатных файлов (в подборках по авторам, читай, ВУЗам и факультетам). Есть определённые баги, но всё решаемо, да и администраторы реагируют в течение суток.
Маленький отзыв о большом помощнике!
Студизба спасает в те моменты, когда сроки горят, а работ накопилось достаточно. Довольно удобный сайт с простой навигацией и огромным количеством материалов.
Студ. Изба как крупнейший сборник работ для студентов
Тут дофига бывает всего полезного. Печально, что бывают предметы по которым даже одного бесплатного решения нет, но это скорее вопрос к студентам. В остальном всё здорово.
Спасательный островок
Если уже не успеваешь разобраться или застрял на каком-то задание поможет тебе быстро и недорого решить твою проблему.
Всё и так отлично
Всё очень удобно. Особенно круто, что есть система бонусов и можно выводить остатки денег. Очень много качественных бесплатных файлов.
Отзыв о системе "Студизба"
Отличная платформа для распространения работ, востребованных студентами. Хорошо налаженная и качественная работа сайта, огромная база заданий и аудитория.
Отличный помощник
Отличный сайт с кучей полезных файлов, позволяющий найти много методичек / учебников / отзывов о вузах и преподователях.
Отлично помогает студентам в любой момент для решения трудных и незамедлительных задач
Хотелось бы больше конкретной информации о преподавателях. А так в принципе хороший сайт, всегда им пользуюсь и ни разу не было желания прекратить. Хороший сайт для помощи студентам, удобный и приятный интерфейс. Из недостатков можно выделить только отсутствия небольшого количества файлов.
Спасибо за шикарный сайт
Великолепный сайт на котором студент за не большие деньги может найти помощь с дз, проектами курсовыми, лабораторными, а также узнать отзывы на преподавателей и бесплатно скачать пособия.
Популярные преподаватели
Добавляйте материалы
и зарабатывайте!
Продажи идут автоматически
6551
Авторов
на СтудИзбе
299
Средний доход
с одного платного файла
Обучение Подробнее