Оглавление:
Заградительное и комбинированное охлаждение
- При охлаждении стены защищаются от горячих газов слоем холодного воздуха (или других газов).Этот слой подается на поверхность через щель или пористую вставку на теплообменной поверхности. Предпочтительны газовые охладители. Удар по касательной к охлаждаемой поверхности, но газ под углом 15-30°фактически не ухудшает качество заградительной системы охлаждения. Для начала рассмотрим характер изменения скорости вблизи охлаждающей стенки на разных расстояниях от места подачи холодного воздуха через тангенциальный зазор (рис. 16.7).
На выходном сечении (x = 0) охладитель имеет однородное поле скоростей, а выходящий из щели газоохладитель взаимодействует со стенкой, через которую образуется гидродинамический пограничный слой, а также с потоком горячих газов различной скорости. Рисунок 16.7 С прорезями. На границе раздела между охладителем и горячим газом возникает область турбулентного перемешивания. В зависимости от формы поля скоростей можно выделить 2 характерные области течения(рис.16.
В потоке с пограничным слоем предположение, что д — величина постоянная, может дать обоснованное приближение к действительным условиям. Людмила Фирмаль
Используют начальную секцию (зону ОАБ), где сердечник удерживается в потоке теплоносителя с постоянной скоростью, и основную секцию динамического пограничного слоя, где зона турбулентного перемешивания вступает в непосредственный контакт. Длина начального участка x₀ зависит от соотношения высоты и скорости щели b. Теория свободных струй потока. Для вас они (16.38）. Гидродинамическое состояние потока охладителя вблизи защищаемой стенки определяет характер температурного поля различных участков потока (рис.
В случае изолированных стенок ядро охладителя, где температура постоянна, удерживается в первом участке. Стены изолированы, так что температура не изменяется по толщине пограничного слоя. При игнорировании распределения тепла за счет теплопроводности вдоль защищаемой части Для стенок, в первом сечении, температуру пограничного слоя можно считать постоянной и равной начальной температуре cooler. In дело в том, что температура пограничного слоя несколько повышается по мере удаления от поверхности. gap. In в основном сечении температура пограничного слоя возрастает с удалением от места подачи охладителя, а ее величина определяется температурой внутренней зоны смешения.
Температура изоляционной стенки такая же, как и температура Рисунок 16.9 Он увеличивается с удалением от места подачи холодного воздуха. Централизованное охлаждение может использоваться одновременно с конвекцией cooling. In в этом случае стены очищаются Охлаждающие Газы с обеих сторон (рис. 16.8).Такое охлаждение есть Они объединены. В этом случае на основе Узел смешивания-Н Температура пограничного слоя Над температурой газа Холодный воздух гремит. И так оно и есть. На охлаждаемую стенку передается тепло, и температура стенки ниже, чем при использовании только барьерного охлаждения.
- Как отмечалось выше, при охлаждении температура изолированной стенки, обладающей малой теплопроводностью, практически совпадает с температурой стенового слоя gases. В данном случае объективной характеристикой качества системы охлаждения является ее эффективность, которая определяется по формуле е ’е’?7 ″ g » 1 — (16.39） Где 7′, » — температура стенки, расположенной на расстоянии х от выхода охлаждающего газа. T * — температура торможения, которая заменяется термодинамической температурой T при малой скорости основного потока. На рис. 16.9 показаны экспериментально определенные изменения эффективности по длине плоской стенки.
В эксперименте в качестве горячего и охлаждающего газа использовался воздух. Эффективность охлаждения барьера уменьшается по мере увеличения и значительного уменьшения расстояния от входа охладителя. Это зависит от соотношения скорости охладителя и основного потока. Чем меньше эти различия в скорости, тем меньше основной поток нарушает газовую завесу и тем выше эффективность охлаждения барьера. На рисунке 16.10 показана зависимость коэффициента полезного действия Б от параметров, характеризующих соотношение скоростей, построенное по экспериментальным данным Северна. Здесь Ke₀== -, x₀— Длина первой секции.
В соответствии с этим для пограничных слоев часто допускают, что напряжение трения постоянно по перпендикуляру к поверхности. Людмила Фирмаль
Предложено несколько формул для расчета эффективности охлаждения после охлаждения путем подачи охлаждающего газа через тангенциальный зазор с турбулентным пограничным слоем. С. С. Кутателадзе и А. И. Ле- Используя экспериментальные данные, A несколько занижает a o, если меньше −60 ″ Результаты. Результаты пилотного исследования после охлаждения, проведенного Gartnet, Eckert и Birkebcom, с использованием воздуха в качестве горячего газа и охлаждающего газа и подачей охлаждающего потока под углом 25°к теплообменной поверхности, могут быть обобщены в следующих формулах: (16.41） Здесь t = c»1 -«.
Т = 15-80-х годов с = 1.89 N П = 0.3; м = = 80-600 с = 16.9 и N = 0.8 Эксперимент, b = 3,1 мм, = 50 м! Он был выполнен в секунду, и р ₽ Osh ° = e 0.28. Если защищаемая стена не изолирована (например, с помощью комбинированной системы охлаждения), то для оценки ее температурного состояния необходимо знать коэффициент теплопередачи в процессе взаимодействия стены и газовой завесы. При одинаковой скорости горячего и холодного потока значение коэффициента теплоотдачи можно рассчитать по обычной формуле для плоских стен.
Теоретическое решение задачи с использованием закона изменения скорости потока по длине стенки, известного из теории свободных струй, привело к расчетной формуле, когда отсутствует вынужденное течение горячих газов (16.42） Где#1 = -^ -; Ke = -^. аналогичное решение с использованием экспериментальной картины изменения скорости теменного слоя по длине стенки при p»и|1 — = 3-9″ позволило получить формулу. Li = 0, NZKe «Pr». (16.43） Заграждение и комбинированное охлаждение широко используются для защиты стенки камеры сгорания реактивного двигателя и реактивного сопла.
Эта система охлаждения может также использоваться в газотурбинных двигателях, которые защищают лопатки и твердотопливные ракетные двигатели, которые защищают внутреннюю поверхность струи nozzles. In в последнем случае газ, необходимый для защиты, получается путем сжигания специального топлива с низкой температурой сгорания.
Смотрите также:
| Система пористого охлаждения | Закон вязкости Ньютона |
| Пленочное охлаждение | Неньютоновские жидкости |
