Оглавление:
Явления теплообмена в авиационной и ракетной технике
- Явление теплопередачи сопровождает многие производственные процессы. Они составляют основу или значительную часть рабочего процесса многих машин и устройств. Выбор методов повышения качества и теплопередачи системы охлаждения, выбор изоляционных или теплопроводных материалов, а также большинство режимов теплопередачи определяют совершенство различных машин и оборудования. Многие проблемы, возникающие при создании самолета и его силовых установок, решаются на основе теории теплоты transfer.
В то же время теоретические и экспериментальные исследования теплопередачи в условиях эксплуатации летательного аппарата и его двигателей, изучение новых методов теплозащиты и повышения теплопередачи обогащают теорию теплопередачи, совершенствуют ее вычислительный аппарат, приводят к созданию новых методов расчета и исследований. Теплообмен между твердыми телами и быстро движущимися газовыми потоками сопровождается воздействием механической энергии и процессом теплового взаимопревращения. При торможении быстрого потока газа вблизи стенки температура повышается, что может сопровождаться диссоциацией и ионизацией частиц газа.
Полуэмпирические вычисления показали хорошее соответствие с измерениями коэффициентов трения и профилей скоростей в трубах с шероховатой поверхностью. Людмила Фирмаль
Эти процессы усложняют расчет теплообмена между газовым потоком и поверхностью твердого тела. При полете на высоте 500-1000 м / с со скоростью 11-30 км температура воздуха, обтекающего самолет, составляет 70-430°С, но температура атмосферы на этой высоте составляет −55°С. Во время полета ракетного аппарата за счет аэродинамического нагрева приобретаются значительно большие масштабы. Правда, на большой высоте, где плотность воздуха очень низкая, температура воздуха не определяет температуру обшивки самолета, так как основную роль играет теплообмен с излучением. Но на высоте менее 150 км, и особенно менее 60 км, температура самолета определяется аэродинамическим нагревом.
- Входя в плотную атмосферу, баллистическая ракета имеет скорость около 7 км / с. При такой скорости движения тела, с учетом диссоциации, температура подавляемого воздуха составляет около 7000°С. Эти примеры показывают необходимость тепловой защиты на поверхности высокоскоростных самолетов, особенно ракет. С развитием систем тепловой защиты в теории теплоты возникли новые проблемы transfer. It необходимо было изучить явление теплообмена при таких условиях, как испарение жидкости на теплообменной поверхности, оплавление этой поверхности, подача посторонних газов в пограничный слой высокотемпературной среды. Полет на большой высоте происходит в разреженной воздушной атмосфере.
Теплообмен разреженных газов Определенные особенности, а следовательно и их законы, отличаются от законов теплопередачи в плотных газах.1. изучение Закона теплопередачи в разреженных газах является одной из задач теории теплопередачи. Способность самолета достигать высоких скоростей и высот в значительной степени ограничена качеством авиационных двигателей. Размер и вес газотурбинного двигателя летательного аппарата могут быть значительно уменьшены за счет повышения температуры газа перед летательным аппаратом. turbine. To для этого необходимо охладить лопатки турбины и другие части двигателя. turbine.
Эти измерения показывают, что коэффициент трения на таких поверхностях постепенно падает до постоянной величины при увеличении критерия Рейнольдса и что очевидный уклон кривых. Людмила Фирмаль
В связи с этим возникла необходимость изучения теплообмена вращающихся поверхностей. Проблема охлаждения стенок камеры сгорания и сопел жидкостного ракетного двигателя не такова acute. In в камере сгорания такого двигателя температура газа превышает 3000°С, поэтому даже если стенки топлива охлаждаются снаружи, форсунка может выгорать. Проблема тепловой защиты стенок сопла и камеры ракетного двигателя на твердом топливе осложняется тем, что топливо не может быть использовано для наружного охлаждения. Самолет и его силовые установки характеризуются высокими тепловыми нагрузками. Когда баллистическая ракета входит в атмосферу, тепловой поток к ее поверхности достигает 40,000-100,000 kWh.
В сопле жидкостного ракетного двигателя тепловой поток достигает порядка 30 000 кВт / м. большой тепловой поток наблюдается и в реакторе. Теплообмен в условиях высоких тепловых нагрузок имеет несколько характеристик и требует специальных исследований. Поэтому развитие ракетных и авиационных технологий связано с необходимостью решения многих задач теории теплопередачи.
Смотрите также:
| Виды теплообмена | Основные понятия и определения |
| Краткие сведения из истории развития науки о теплообмене | Законы Фурье и Фика. Формулы для теплового и массового потоков |
