Теплоотдача в соплах

Для примера рассмотрим использование градиентного метода в исследовании теплоотдачи в соплах при нестационарных условиях теплообмена. На рис. 14.7 показано продольное сечение сопла, использованного в одном из исследований. Оно было изго- [c.281]

Результаты эксперимента по теплоотдаче в сопле об- [c.249]

Адиабатическое течение в сопле без трения на стенках. Если пренебречь излучением, трением на стенках и теплоотдачей от стенок к газу, принять Мпр = 2 и предположить, что применим закон Стокса для сопротивления частиц, то уравнения (7.26), (7.29) и (7.30) принимают вид [c.304]

Расчет и экспериментальное исследование теплообмена в соплах Лаваля показывают, что коэффициент теплоотдачи интенсивно изменяется вдоль сопла в дозвуковой части сопла коэффициент теплоотдачи увеличивается, достигает максимального значения вблизи критического сечения сопла, а затем уменьшается. На рис. 10.7 показано изменение коэффициента теплоотдачи по длине сопла при давлении воздуха перед соплом 98 бар и температуре 2000° К, рассчитанное по формуле (10.34). В расчетах принято = 800° К, кр = 50 мм. Здесь а и а ,, — местные коэффициенты теплоотдачи в рассматриваемом и критическом сечениях сопла. [c.390]

На некоторой длине трубы постоянного сечения газ можно заставить двигаться со сверхзвуковой скоростью, если его предварительно разогнать в сопле Лаваля, а затем направить в трубу. В результате торможения на некотором расстоянии от входа в трубу поток вновь станет дозвуковым. Для определения локальных коэффициентов теплоотдачи на участке трубы, где газ движется со сверхзвуковой скоростью, получена следующая формула [31] [c.247]

Сопла. Значительный интерес представляют процессы теплообмена в камерах горения и соплах ракетных двигателей. Тепловые потоки от продуктов горения к стенкам достигают значений порядка 1,2-10 2,4-10" Вт/м Теплота переносится к стенкам конвекцией и радиацией. Доля радиационного переноса достигает 20—30%, так как температура газов очень высока и часто превосходит 3000 К. В связи с резким изменением параметров газа по длине двигателя (например, давление меняется по длине камеры горения и сопла в десятки раз, при этом температура падает на несколько сот кельвинов) меняется химический состав продуктов горения, их физические константы, степень диссоциации. В этих условиях теоретическое определение теплоотдачи в ракетном двигателе затруднено, и поэтому в настоящее время решающее значение имеют экспериментальные исследования. При огромном многообразии размеров и формы двигателей, а также сортов топлива и окислителя невозможно, даже экспериментально, составить одну обобщенную формулу для определения коэффициента теплоотдачи. [c.247]

Рис. 32.9. Теплоотдача в градиентной области течения (см. рис. 32.4) при натекании плоской (ширина сопла Ьа = Ю мм) и осесимметричной (диаметр сопла da = 20 мм) струи нормально на неограниченную пластину

Рассмотрим процесс теплоотдачи при течении нагретого воздуха по сверхзвуковому коническому охлаждаемому соплу с турбулентным пограничным слоем. Число факторов, осложняющих теплоотдачу в модельном сопле (рис. 29.9) значительно меньше, чем [c.349]

Определить коэффициент теплоотдачи в выходном сечении сопла ракетного двигателя, находящемся на расстоянии 0,75 м от головки камеры сгорания. Расход продуктов сгорания в двигателе 14 кг/с. Температура стенки сопла 800° С статическая температура потока 1497° С давление на срезе сопла 981 Па диаметр выходного сечения 0,25 м. Физические свойства газа взять из предыдущей задачи. Режим течения в пограничном слое считать турбулентным. [c.256]

Если земельные участки стоят дорого, можно устроить брызгальный бассейн — он занимает меньшую площадь, чем пруд-охладитель. Работает брызгальный бассейн по тому же принципу, но испарение, происходящее в результате контакта воды с атмосферным воздухом, становится гораздо интенсивнее, так как тепловая вода разбрызгивается над поверхностью бассейна вот почему бассейн занимает лишь 5 % площади, которая потребовалась бы для устройства пруда-охладителя. Повышению интенсивности теплоотдачи в значительной мере способствуют продолжительное время пребывания капелек воды в воздухе н взаимное перемещение капель и воздушного потока. Разбрызгивающие сопла, от конструкции которых существенно зависит охладительный эффект бассейна, обычно расположены на высоте 2— [c.218]

Температурный уровень горючей смеси у кромки сопла определяется поступлением тепла из зоны реакции и теплоотдачей в окружающую среду и стенке сопла. Характер распределения скоростей горючей смеси в выходном сечении сопла также оказывает существенное влияние на устойчивость факела характер этого распределения, как известно, неодинаков для ламинарного и турбулентного потоков. Таким образом, вопрос об устойчивости факела теснейшим образом связан с явлением гидродинамического и теплообменного характера. [c.135]

Теплоотдача в осесимметричном сопле [c.262]

Детальный расчет коэффициента тяги Ср требует рассмотрения высокотемпературных до-, транс- и сверхзвуковых химических неравновесных течений с образованием второй фазы при расширении в сопле. Одновременно поток теряет энергию вследствие трения, теплоотдачи и бокового расширения. Дифференциальные уравнения, необходимые для описания такого течения, представляют собой уравнения эллиптического типа в дозвуковой области, параболического — в трансзвуковой и гиперболического— в сверхзвуковой областях течения. Поэтому коэффициент Ср часто представляют в виде суммы двух слагаемых первое из них зависит от коэффициента расхода, задаваемого соотношением [c.113]

После уравнивания коэффициентов выражения (5,Л а) и (S.i a) можно объединить в общую формулу расчетной относительной погрешности от пренебрежения конвективной теплоотдачей ( ОС =сопл .) на облучаемой поверхности полуограниченного тела [c.580]

Формула (9.1) получена для одномерного адиабатического течения идеального газа в сопле. Отсюда сразу же следуют ограничения, присущие газодинамическому методу определения температуры. Во-первых, этим методом можно определять температуру в том случае, если во входном сечении сопла распределения давления и температуры однородны. Во-вторых, чтобы выполнялось условие адиабатичности, теплоотдача в стенки сопла должна быть пренебрежимо мала по сравнению с энтальпией потока. В-третьих, профиль сопла должен обеспечить безотрывное течение и однородность параметров в поперечном сечении. [c.287]

Влияние теплоотдачи в стенку сопла на однородность потока характеризуется толщиной теплового пограничного слоя, которая обычно одного порядка с толщиной динамического пограничного слоя. Толщина же динамического пограничного слоя при давлениях порядка и выше атмосферного и температурах до 1(ХХЮ К даже в критическом сечении обычно составляет очень малую долю диаметра. [c.288]

И. ТЕПЛООТДАЧА В ТРУБАХ И СОПЛАХ [c.291]

Конвективный теплообмен в заданном сечении сопла ЖРД рассматривается как теплоотдача между газовым потоком, имеющим большую скорость, и стенкой цилиндрического канала. Для расчета коэффициента теплоотдачи в литературе имеется несколько критериальных выражений, рекомендованных различными авторами. Здесь рассмотрим некоторые из них. [c.200]

В расширяющейся части сопла ЖРД протекает процесс конвективного теплообмена между газовым потоком, имеющим большую скорость (М>1), и стенкой сопла. В литературе для расчета этого случая теплоотдачи имеются разные рекомендации в одних предлагается рассматривать его как теплоотдачу в канале, а в других — рассчитывать по формулам для плоских пластин. Здесь рассматриваются некоторые из них. [c.202]

Формула, предложенная в литературе [2], для расчета теплоотдачи в расширяющейся части сопла ЖРД [c.203]

Многообразие факторов, влияющих на процесс теплообмена в соплах, и недостаточно полное экспериментальное исследование этого процесса затрудняют построение единой методики расчета. Имеется несколько методов расчетной оценки теплоотдачи в соплах, более или менее полно отражающих специфику процессов теплообмена в этих условиях. Наиболее простой метод расчета предложен Бартцем. Он основан на теории турбулентного пограничного слоя и не учитывает влияния отрицательного градиента давления на развитие пограничного слоя. В соответствии с этим методом местный коэффициент теплоотдачи определяется уравнением [c.389]

Экспериментальное исследование процессов теплоотдачи в реальных ракетных двигателях сопряжено с большими затратами сил и средств, кроме того, еще не создано надежных конструкций датчиков для измерения всех нужных параметров газа в сопле. Процессы теплоотдачи в сопле реального ракетного двигателя осложнены действием турбулентности, химических реакций,теплообмена излучением, пульсациями давления, градиентом давления, сжимаемостью, неизотермичностыо и т. п. Установить влияние всех факторов на теплообмен в соплах трудно. [c.248]

Зная эти данные, можно вычислить удельную тягу / уд, характеристическую скорость коэффициент тяги Сд, а также теплоотдачу в сопле, в камере сгорания и суммарную теплоотдачу в ртенки (это позволяет определить поправку к величине удельной тяги). Следовательно, можно подсчитать расхождение между теоретическими и экспериментальными значениями величин с и Ск. [c.568]

Известны теоретические и экспериментальные исследования, которые позволяют достаточно надежно определять параметры потока в соплах различной формы для идеального невязкого газа, а также с учетом сонротивления трения, теплоотдачи и реальных Boii TB газа (диссоциация, химические реакции, конденсация и др.). В частности, можно рассчитать поле плотности тока в узком сечении сопла, что позволяет вычислить коэффици- [c.432]

Для летательных аппаратов и их силовых установок характерны высокие тепловые нагрузки. При входе баллистической ракеты в атмосферу тепловой поток к ее поверхности достигает 40 ООО— 100 000 квт1м . В соплах жидкостных ракетных двигателей тепловые потоки достигают величин порядка 30 ООО квт1м . Большие тепловые потоки наблюдаются также в атомных реакторах. Теплоотдача в условиях высоких тепловых нагрузок обладает некоторыми особенностями и требует специального исследования. [c.245]

Pa M trpHM процесс теплоотдачи при течении нагретого воздуха по сверхзвуковому охлаждаемому соплу с турбулентным пограничным слоем (рис. 11.27) [6]. Число факторов, осложняющих теплоотдачу в модельном сопле, значительно меньше, чем в сопле реального двигателя. Параметры воздуха на входе в сопло (в ресивере) следующие давление Ро=1,ОМПа/м% температура Го==830 К, отношение температуры охлаждаемой стенки сопла к температуре торможения равно примерно 0,5, число Маха на выходе из сопла (вблизи среза) 3,6. Исследовался турбулентный пограничный слой в различных сечениях вдоль сопла измерялись профили скорости (микротрубками полного напора) и температуры (термопарами). Измерялись статическое давление, локальный удельный тепловой поток в стенку и температура стенки со стороны охладителя в нескольких точках внутренней поверхности сопла. Параметры воздуха перед соплом измерялись, а вдоль оси сопла вычислялись по формулам для адиабатного течения газа. [c.248]

Большое практическое значение эта проблема имеет при исслё довании неустойчивых процессов в различных двигательных и энергетических установках. Как известно, в жидкостных ракетных двигателях процесс горения в камере сгорания может стать неустойчивым в той или иной степени, что сопровождается колебаниями давления, температуры и скорости потока, продуктов сгорания. Такой неустойчивый режим работы двигателя может привести к увеличению местных значений коэффициентов теплоотдачи как в камере сгорания, так и в сопле двигателя. Вследствии этого температура отдельных элементов конструкций двигателя может увеличиться до предельных значений, при которых происходит его разрушение. ч [c.3]

В паровом сопле Лаваля 1 (рис. 7.2) происходит превращение энтальпии рабочего тела в кинетическую энергию потока пара, с которой он поступает в камеру смешения 3. Через су-живаюш,ееся жидкостное сопло 2 в камеру смешения подается холодная жидкость. В камере смешения происходит обмен импульсом между паром и жидкостью и конденсация пара на жидкости. Коэффициенты теплоотдачи при конденсации смешением на порядок и более превышают коэффициенты теплоотдачи в случае поверхностной конденсации. По длине камеры смешения паросодержание падает. На коротких длинах структура потока меняется от капельного до пузырькового или пенного, где скорость звука резко уменьшается. Поток при умеренных скоростях становится сверхзвуковым и процесс конденсации заканчивается в диффузоре 5. При наличии нагрузки-сопротивления на выходе из инжектора конденсация завершается в совмещенном скачке уплотнения —конденсации, в котором двухфазный поток быстро переходит в однофазное течение жидкости. [c.124]

Во время испытаний установки на режиме с = 645 К нарушение режима обогрева соляной ванны вызвало в парогенераторе кризис теплоотдачи первого рода. Следствием кризиса явилось термическое разложение ДФС и образование осадка на внутренней поверхности парогенерирующего канала, что вызвало резкое снижение мощности ПТУ от 4,5 до 3,5 кВт. При дальнейшем узеличении наработки мощность уменьшалась со значительно меньшим темпом. Это последнее изменение сопровождалось увеличением давления на входе в турбину, что свидетельствовало о медленном отложении продуктов распада в соплах. Приведенный факт указывает на особую важность мероприятий по обеспечению температурного режима парогенераторов ПТУ с ОРТ. [c.176]

Одной из важнейших областей применения полученных зависимостей является тепловой расчет сверхзвуковых сопл. При этом уравнение (11-37) следует видои менить в соответствии с результатами гл. 13. Однако основной фактор, оказывающий влияние на теплоотдачу в потоке сжимаемого газа, — изменение плотности внешнего течения вдоль обтекаемой поверхности — уже принят во внимание посредством использования в интегральном уравнении энергии массовой скорости G = u p. Поскольку G представляет собой массовый расход, отнесенный к площади поперечного сечения потока, этот параметр очень удобен при расчете сопл. Так как G имеет максимальное значение в горловине сопла, а St = = alG ), или a=G St, очевидно, и теплоотдача в области горловины максимальна. С ростом числа Рейнольдса вдоль сопла число Стантона согласно уравнению (11-37) падает. Поэтому максимальное значение коэффициента теплоотдачи обычно наблюдается непосредственно перед горловиной сопла. [c.301]

При подводе тепла dQ яp > 0) — например, при догорании газов в сопле — критическая скорость помещается в расходящейся части сопла (йР > 0), при отводе тепла ( <2нар < 0), т. е. теплоотдаче через стенки сопла, критическая скорость достигается в сходящейся части сопла (йР < 0). В первом случае в узком сечении сопла (йР = 0) имеет место дозвуковая, а во втором случае — сверхзвуковая скорость. [c.166]

Таким образом, следует ожидать, что с ростом ускореь ия потока теплоотдача сначала будет расти, а затем пройдя максимум, начнет падать по сравнению с квазистациоиарной. Это подтверждается опытами, описанными в гл. 4, и опытами в соплах. [c.43]

В работе Грехема и Дейслера [111] на основании анализа влияния ускорения потока на поперечные пульсации скорости объяснено, почему турбулентная теплоотдача газа к стенке в критическом сечении сопла значительно ниже расчетных значений, не учитывающих ускорения. Оценка основана на простейших предположениях. Турбулентный тепловой поток через пограничный слой толщиной б в сопле выражается формулой [c.51]

Для сопел с большим углом сужения может оказаться существенным появление поперечного потока и вторичных токов. На-при.мер, экспериментальное исследование Болдмена, Шмидта и Элерса [86] показало, что теплоотдача в горловине сопла с полу-углом сужения 60° на 40% выше, чем при 30°, хотя в обоих случаях она ниже расчетных значений, не учитывающих влияния ускорения потока. [c.52]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...