Определение удельного лучистого теплового потока

В общем случае лучистый тепловой поток q_л, определяется выражением:

, (1.11)

где и - соответственно температуры продуктов сгорания и газовой стенки, K;

- эффективная степень черноты стенки;

- степень черноты продуктов сгорания;

Вт/(м² K⁴) коэффициент излучения абсолютно черного тела;

- поглощательная способность газа при температуре газовой смеси.

В двигателях с медными и стальными охлаждаемыми стенками, не имеющими никаких специальных жароупорных покрытий, сравнительно невелика, значит, лучеиспусканием стенки можно пренебречь.

В этом случае лучистый тепловой поток q_л.кс, в камере сгорания:

, (1.12)

Эффективную степень черноты стенки можно найти по формуле (1.13):

, (1.13)

где - степень черноты стенки, значение которой определяется из таблицы 1.

;

Подставляем полученное значение в формулу (1.12):

Вт/м².

Так как величина лучистых тепловых потоков определяется в первую очередь термодинамической температурой, по длине сопла всегда имеет место резкое снижение значений q_л. Поэтому при расчетах лучистых тепловых потоков можно с достаточной степенью точности принять следующую картину распределения q_лпо длине сопла:

Вт/м²;

Вт/м².

Определение суммарного теплового потока

Суммарный тепловой поток q_Σ, находится как сумма конвективного и лучистого удельных тепловых потоков для рассчитываемого участка.

, (1.14)

Вт/м².

Определение подогрева охладителя

Определение температуры выхода охладителя

Рассчитываем для каждого участка площадь поверхности, омываемой газовой смесью:

, (2.1)

где d_ср – средний диаметр участка, м;

Δ l – длина участка, м.

м; м.

м².

м; м.

м².

м; м.

м².

м; м.

м².

м; м.

м².

м; м.

м².

м; м.

м².

м; м.

м².

м; м.

м².

м; м.

м².

м; м.

м².

Суммарный тепловой поток Q, Вт на каждом участке вычисляется по формуле (2.2):

, (2.2)

где - суммарный тепловой поток на участке, Вт/м²;

- площадь поверхности, омываемой газовой смесью, м²;

k – количество участков.

Вт.

Ориентировочная температура выхода охладителя T_вых, К определяется по формуле (2.3):

(2.3)

где Q – общий тепловой поток в стенку камеры сгорания, Вт;

m_f – массовый расход охладителя, кг/с;

- теплоемкость охладителя (воды) вне зависимости от изменения ее температуры;

T_вх_f – температура охладителя на входе, K.

Сравним температуру охладителя на выходе с температурой кипения воды при данном давлении.

Предположим, что потери давления в рубашке охлаждения составляют не более 2 МПа. Тогда давление на выходе из канала:

МПа.

Температура воды на выходе из тракта охлаждения K ниже температуры кипения K при МПа., значит при заданных параметрах (расход, давление) ее можно использовать для охлаждения газового потока.

Определение подогрева охладителя и средней температуры охладителя на каждом участке

Подогрев охладителя вычисляется по формуле:

(2.5)

К.

Температура охлаждающей жидкости на выходе из каждого участка равна:

, (2.6)

где - температура охладителя на входе в рассчитываемый участок;

- перегрев на участке, К.

К.

Средняя температура охлаждающей жидкости на каждом участке определяется по формуле (2.7):

(2.7)

где и - температуры охладителя соответственно на входе и выходе из рассчитываемого участка, K.

K.`

Определение коэффициента теплоотдачи от стенки к охладителю и температуры «жидкостной» стенки

Определение температуры «жидкостной» стенки

Перепад температур по толщине стенки Δ T_wi, К при заданной температуре газовой стенки для каждого участка рассчитывается по формуле (3.1):

(3.1)

где - толщина стенки, м;

λ – коэффициент теплопроводности материала стенки при температуре газовой стенки, Вт/(м К). Значения коэффициента теплопроводности найдем, пользуясь данными приложения В[1].

- суммарный тепловой поток на участке, Вт/м².