Теплообменные двигатели

Для системы охлаждения двигателей в качестве охлаждающих жидкостей рекомендуется применять чистую мягкую воду или специальные жидкости, замерзающие при низкой температуре. Существует жесткая и мягкая вода. Жесткая вода содержит большое количество минеральных солей, которые оседают на стенках водяной рубашки, образуя накипь. Накипь не только уменьшает емкость системы охлаждения, но нарушает теплообмен двигателя. [c.18]

Химические двигатели относятся к более широкому классу тепловых (теплообменных) двигателей, в которых истечение рабочего тела осуществляется в результате его расширения посредством нагревания. Для таких двигателей скорость истечения 1Л) в основном зависит от температуры расширяющихся газов и от их среднего молекулярного веса чем больше температура и чем меньше молекулярный вес, тем больше скорость истечения. С точностью до 10% она пропорциональна УТ/М, где Т — абсолютная температура ). [c.34]

Г л а в а 4. СИЛЬНОТОЧНЫЕ И ТЕПЛООБМЕННЫЕ ДВИГАТЕЛИ [c.154]

Оценка параметров теплообменного двигателя возможна на основе решения уравнения Навье — Стокса. Задача усложняется из-за двумерного характера течения в сопле, а также в связи с наличием больших градиентов температуры и изменения теплофизических свойств газовой смеси в теплообменной камере (коэффициенты поглощения, теплопро- [c.174]

Рассмотрим другой вариант транспортной космической системы, в которой также применен световой теплообменный двигатель, но которая не связана с использованием лазерных энергоустановок. Вместо них для нагрева рабочего вещества в теплообменном двигателе непосредственно используется поток солнечного излучения, сфокусированного орбитальным отражателем. Схема такой транспортной системы показана на рис. 4.14. Если использовать орбитальный отражатель, эффективный диаметр которого 3 км, то он в состоянии обеспечить в световом пятне мощность 10 ГВт. [c.178]

Падающий на космический корабль световой поток концентрируется на специальном приемнике светового излучения. Отвести энергию от приемника можно с помощью тепловых труб, которые обеспечивают эффективный коэффициент теплопроводности до 10 Вт/(м-град). Эта энергия в теплообменном двигателе используется для нагрева рабочего вещества, которое истекает через сопло, создавая тягу. [c.178]

Это выражение очень часто используется в расчетах, так как огромное количество процессов подвода теплоты в теплоэнергетике (в паровых котлах, камерах сгорания газовых турбин и реактивных двигателей, теплообменных аппаратах), а также целый ряд процессов химической технологии и многих других осуществляется при постоянном давлении. Кстати, по этой причине в таблицах термодинамических свойств обычно приводятся значения энтальпии, а не внутренней энергии. [c.18]

Из описания работы процесса реального двигателя внутреннего сгорания с быстрым сгоранием топлива при постоянном объеме видно, что он не является замкнутым. В нем имеются все признаки необратимых процессов трение, химические реакции в рабочем теле, конечные скорости поршня, теплообмен при конечной разности температур и т. п. [c.262]

Изложенный в книге материал позволяет рассчитывать и проектировать новые типы перспективных теплообменных устройств с пористыми элементами, применяемых в конструкциях энергетических установок, двигателей и летательных аппаратов, работающих в теплонапряженных и экстремальных условиях. [c.4]

Все приведенные выше теплообменные устройства с проницаемым высокотеплопроводным заполнителем в каналах или межтрубном пространстве (см. например, рис. 1.3 и 1.10) могут быть использованы для организации фазового превращения потока теплоносителя. Отметим некоторые наиболее интересные конструкции испарительного элемента для сброса теплоты, подводимой к сплошной поверхности. В конструкции, показанной на рис. 1.11,д, охлаждающая жидкость распределяется по каналам 2 и при движении сквозь пористую матрицу 3 в окружающее пространство она поглощает теплоту и испаряется. Если такое устройство размещено в отверстии корпуса аппарата перед воздухозаборником реактивного двигателя, то в качестве испаряющейся жидкости можно использовать горючее последнего. В другом испарительном элементе пористое покрытие на теплоотдающей поверхности не имеет каналов, но выполнено трехслойным, с различной проницаемостью боковых и среднего слоев, причем последний имеет наиболее высокое гидравлическое сопротивление (см. рис. 1.11, 6). Охлаждающая жидкость распределяется по теплоотдающей поверхности стенки 1 внутри примыкающего к ней слоя 4 высокой проницаемости. Далее направления потоков теплоты и испаряющейся жидкости в пористой структуре совпадают — по нормали от теплопередающей поверхности. [c.14]

Теплоотдача — широко распространенное явление. Теплообмен между горячей стенкой камеры сгорания ракетного двигателя и охлаждающей жидкостью, между турбинной лопаткой и продуктами сгорания, между горячей поверхностью радиолампы и окружающим воздухом — все это примеры теплоотдачи. [c.241]

Теплообмен между стенкой и окружающей средой происходит одновременно путем соприкосновения (теплоотдачи) и излучения. Это явление называется радиационно-конвективным теплообменом. Оно включает все три элементарных способа переноса теплоты. Явление радиационно-конвективного теплообмена наблюдается, например, в камере сгорания ракетного двигателя, где горячие газы — продукты сгорания — передают теплоту поверхности камеры сгорания одновременно путем соприкосновения и излучения. [c.241]

После создания тепловых двигателей теория теплоты стала развиваться вначале как наука о превращении теплоты в механическую энергию, т. е. в форме термодинамики. Но термодинамика выясняла только теоретические возможности рабочего процесса двигателя, тогда как совершенство реального двигателя зависит от ряда физико-химических процессов, среди которых одним из главных является теплообмен. Таким образом, теория теплообмена стала совершенно необходимой для правильного понимания и совершенствования рабочего процесса тепловых двигателей. Стремление к наиболее эффективному использованию теплоты и желание увеличить надежность работы двигателя привели к появлению в силовых установках ряда дополнительных теплообменных аппаратов (регенеративные подогреватели, экономайзеры, воздушные радиаторы и т. п.). [c.242]

В соответствии с рабочим процессом газотурбинного двигателя турбинные лопатки омываются высокоскоростным газовым потоком. Теплообмен между турбинной лопаткой и газом имеет ряд особенностей. Турбинные лопатки образуют серию криволинейных каналов (решетки) изменяющегося поперечного сечения (рис. 10.5). [c.386]

Теплообмен в соплах Лаваля, являющихся неотъемлемой частью ракетных двигателей, протекает также в условиях больших скоростей и температур газового потока. Характерным для сопл является существенное уменьшение давления и температуры газового потока по тракту сопла и увеличение его скорости. Условия формирования пограничного слоя в соплах отличаются от условий в трубе не только тем, что по тракту сопла изменяется периметр попереч- [c.388]

Поскольку при обычных скоростях подвижных элементов имеет место незначительный теплообмен между воздухом и стенками пневмодвигателей, то их рабочий процесс с достаточной степенью точности можно считать адиабатным. Поэтому принято степень совершенства пневмодвигателей оценивать по адиабатному к. п. д. 1),,.,, который определяется отношением мощности пневмо-двигателя к потребляемой мощности, подсчитанной по адиабат, ному процессу. [c.255]

На рис. 15.7 изображены теоретические индикаторные диаграммы при различных процессах расширения воздуха в двигателях. Для осуществления изотермического процесса расширения (кривая 2—3, показатель политропы п = ) необходимо подводить тепло так, чтобы температура воздуха поддерживалась постоянной, а для адиабатного процесса (кривая 2—3", п == к) следует исключить теплообмен с окружающей средой. Политропный процесс будет в том случае (кривая 2—3, 1 < п < ), если подвод [c.261]

Для теплотехнических расчетов вполне допустимо считать идеальными все газы, с которыми в теплотехнике приходится иметь дело. Из этого правила составляет исключение только водяной пар. Последний в теплотехнике встречается либо как составная часть газовых смесей, образующихся в результате сгорания топлива в топках паровых котлов или цилиндрах тепловых двигателей, либо как ])абочее тело в паровых двигателях и теплоноситель в теплообменных аппаратах. В первом случае водяной пар имеет большую температуру и очень малое давление, т. е. находится в таком состоянии, когда его можно считать идеальным газом. По тем же соображениям идеальным газом часто считают водяной пар, содержащийся в атмосферном воздухе. Во втором случае водяной пар находится в состояниях, достаточно близких к состоянию жидкости, и поэтому к нему нельзя применять те законы и зависимости, которые применимы к идеальным газам. Вот почему изучение водяного пара в состояниях, о которых только что шла речь, в термодинамике обычно ведется отдельно ог изучения идеальных газов. [c.18]

Водяной пар как рабочее тело широко применяется в паровых двигателях и как теплоноситель — в теплообменных аппаратах. В этих обоих случаях он используется при таких давлениях и температурах, что пренебрежение в расчетах силами сцепления и объемом молекул повело бы к значительным погрешностям. Поэтому применять к водяному пару в этих состояниях законы идеальных газов было бы неправильно. Нельзя поэтому применять к нему и характеристическое уравнение идеального газа (1-15) pv = RT. [c.105]

Изложены законы термодинамики и их приложение к анализу круговых процессов и циклов тепловых двигателей и холодильных установок. Рассмотрены задачи теплопроводности, конвективного теплообмена и теплового излучения, а также основы расчета теплообменных аппаратов. [c.2]

Из-за высоких температур в цилиндре двигателя (порядка 1600...2000 °С) цилиндр приходится интенсивно охлаждать, чаще всего водой (водяное охлаждение) или воздухом (воздушное охлаждение) поэтому между стенками цилиндра и продуктами сгорания все время происходят интенсивный теплообмен и дополнительная потеря теплоты. Действительные процессы, протекающие в двигателе внутреннего сгорания, являются необратимыми (происходят с конечными скоростями, трением и теплообменом при конечной разности температур) поэтому индикаторную диаграмму нельзя отождествлять с термодинамическим циклом. [c.111]

Применение регенерации тепла в реальных тепловых двигателях позволяет уменьшить необратимость цикла, связанную с конечной разностью температур теплоотдатчика и рабочего тела при передаче тепла от первого к последнему. Регенеративный подогрев рабочего тела устраняет (на одних участках цикла полностью, на других частично) необратимый теплообмен и снижает разность температур между теплоотдатчиком и рабочим телом. [c.352]

В первом случае отсутствует теплообмен с внешней средой (цилиндр идеально изолирован) и сообщаемая газу от первичного двигателя работа расходуется на увеличение внутренней энергии рабочего тела, в результате чего его температура возрастает. [c.79]

В наше время наиболее известен предложенный в 1971 г. А. Кант-ровицем теплообменный двигатель, в котором пучок излучения создается с помощью лазера. Теплообменные двигатели такого типа называют лазерными. [c.174]

Скорость истечения из сверхзвукового сопла идеального замороженного газа определяется формулой (1.102). Учитывая, что стенки сопла защищены слоем холодного газа, температуру ядра потока в сопле можно поднять до Ю К. Поэтому при работе на водороде можно рас-считьшать на получение скоростей истечения (1,5 - 2,0) -10 см/с (удельный импульс 1500 - 2000 с). Это на порядок выше, чем при использовании обьиных теплообменных двигателей. [c.175]

Рассматривая зависимости, показанные на этом рисунке, видим, что, например, для обеспечения межорбитального перелета космического корабля массой Юте ускорением 0,1 нужен двигатель, развивающий тягу около 10" Н. При скоростях истечения (I - 1,5)-10 см/с мощность подводимого к теплообменному двигателю лазерного излучения должна быгь порядка 100 МВт. Лазеров, обладающих таким уровнем мощности, пока не существует. [c.176]

Теплообменный двигатель, работающий на энергии солнечного излучения, обладает тем преимуществом, что не требует в качестве предварительного условия разработки лазера сверхвысокой мощности. Создание орбитального отражателя представляет собой менее сложную задачу, причем такой отражатель также находит большое при.менение при индустриальном освоении космоса. Теплообменный двигатель такого типа перспективен для обеспечения массовых межорбитальных перелетов транспортных кораблей в околоземном космическом пространстве. В более отдаленной перспективе он может быть также использован для вывода полезных нагрузок с поверхности Земли на опорную орбиту. 178 [c.178]

Показано, что при полете в атмосфере транспортный корабль с теплообменным двигателем может на начальном этапе разгона использовать атмосферный воздух, а при полете в более плотных слоях атмосферы, например, водород, запас которого находится на борту транспортного корабля. Поскольку телообменный двигатель способен работать в режиме реверса, оснащенный им транспортный корабль пригоден не только для старта с поверхности Земли, но и для посадки. [c.179]

Наиболее высокоэффективным накопителем энергии является антивещество, например, антипротоны. В работе [38] рассмотрена задача перевода космического аппарата на геостационарную орбиту с помощью двигательной установки, в которой используется энергия, вьщеляю-щаяся при аннигиляции водорода и антиводорода. Характеристическая скорость перелета равна 5,5 км/с. В табл. 4.3 приведены расчетные параметры КА, совершающего перелет с помощью теплообменного двигателя, рабочим веществом в котором служит водород, а энергия поступает за счет аннигиляции в теплообменнике антивещества (антиводорода). [c.186]

Явление теплопередачи можно наблюдать в теплообменных аппаратах, в двигателях и т. п. Передача теплоты в масловоздушном радиаторе от охлаждаемого масла в воздух через стенку радиатора, перенос теплоты от продуктов сгорания в охлаждающую жидкость через стенку камеры сгорания жидкостного ракетного двигателя — все это примеры явления теплопередачи. [c.242]

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]

При расчете тепловых двигателей, компрессоров, теплообмен-иых аппаратов и т. п, приходится определять количество теплоты qi.2, подведенное (отведенвое) к смесям газов. Для определения q . [c.35]

До какой температуры нагреется внутренняя поверхность графитового вкладыша сопла двигателя за 7 с, если считать стейку вкладыша плоской стенкой неограниченной протяженности толщиной 20 мм, а температурное поле — одномерным Адиабатная температура стенки сопла 2500 С, коэффициент теплоотдачи от газов к стенке а — = 3500 Вт/(м К), начальная температура вкладыша 20 °С. Теплоотдачей с внешней стороны вкладыша и лучистым теплообменом пренебречь. Теплофизические характеристики графита к = 147 Е5т/(м К) а— ПО 10 м с [c.187]

Газы, у которых нельзя пренебречь силами сцепления между молекулами и объемом самих молекул, называют реальными газами. Таким образом, водяной пар в тех состояниях, в которых он встречается как рабочее тело в тепловых двигателях и теплообменных аппаратах, будет рассматриваться нами как р е а л ь н ы й газ. О расчетах, связанных с водяным паром в этих случаях, будет скаг ано в гл. 3. [c.18]

В первой части пособия излагаются основные понятия и законы термодинамики, термодинамические свойства рабочих тел, анализ термодинамических процессов и циклов. Рассматриваются циклы тепловых двигателей и холодильных машин, приводится эксерготический анализ эффективности тепломеханических систем. Во второй части описываются явления теплопроводности, конвективного теплообмена и теплового излучения, даются основы теплового расчета теплообменных аппаратов. Изложение математической теории теплообмена и теории подобия в начале второй части пособия позволило обеспечить единый подход к рассмотрению задач теплопроводности и конвективного теплообмена и избежать повторений. [c.6]

Действительные процессы сжатия и расширения рабочего тела, характеризующиеся наличием потерь и теплообменом со стенками цилиндра, при построении теоретического цикла двигателя условно заменяются обратимь[ми адиабатами. Процесс сгорания, в результате которого рабочая смесь цревращается, вообще Рис. lil-l. говоря, в новое вещество — продукты сгорания, [c.378]

На рис. 7.21. показан пластинчатый регенератор ГТУ-10. Он выполнен трехходовым по воздуху и одноходовым по газу. При мощности двигателя 4750 кВт и степени регенерации 0,78 масса регенератора составляет 19,5 т, а объем, ограниченный поверхностью нагрева, 10 м". Теплообменные элементы изготовлены из стальных листов толщиной 0,8 мм. Марка материала 10Х18Н9Т. [c.267]

При конструировании парогенерирующей аппаратуры очень часто возникает необходимость в расчете коэффициента теплоотдачи при поверхностном кипении. Например, тепловыделяющие элементы в некоторых видах атомных реакторов, сопла реактив-пых двигателей и поверхности нагрева ряда других теплообменных устройств охлаждаются кипящей водой, температура которой в ядре потока -ниже температуры насыщения. Часть поверхности парогенерирующих труб прямоточных паровых котлов также охлаждается водой, недогретой до температуры насыщения. На эко- [c.260]

Адиабатным называется процесс, при котором между газом и внешней средой отсутствует теплообмен dq = 0). Такой процесс можно представить себе, если газ заключен в адиабатную оболочку — абсолютный изолятор. В технике такой изоляции нет, поэтому на практике адиабатный процесс можно осуш,ествить приближенно. К адиабатным процессам относятся, например, процессы истечения газа из сопла, процессы сжатия и расширения в двигателе внутреннего сгорания и др. Скорости движения газа при этом настолько велики, что обмен тепловой энергией между газом и средой практически не успевает произойти. [c.38]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...