Расчет наружного охлаждения
Курсовой проект - Физика
Другие курсовые по предмету Физика
(1.5)
где - коэффициент теплоотдачи для рассчитываемого участка, Вт/м2;
- температура газовой смеси, К;
- температура стенки для данного участка, К.
Вт/м2.
Вт/м2.
Вт/м2.
Вт/м2.
Вт/м2.
Вт/м2.
Вт/м2.
Вт/м2.
Вт/м2.
Вт/м2.
Вт/м2.
1.3 Определение лучистого и суммарного удельных тепловых потоков
1.3.1 Определение степени черноты продуктов сгорания
Из составляющих продуктов сгорания числа газов практическое значение для расчета удельного лучистого теплового потока имеет только излучение и .
Это означает, что степень черноты продуктов сгорания зависит от степени черноты паров и углекислоты:
, (1.6)
где - степень черноты углекислого газа;
- поправочный коэффициент на парциальное давление водяного пара;
- степень черноты водяных паров;
Последний член в данном выражении означает, что излучение смеси и несколько меньше суммы излучений этих газов, так как полосы излучения и поглощения для и частично совпадают. Тогда формула принимает вид:
. (1.7)
Для нахождения необходимо рассчитать парциальное давление водяных паров по формуле (1.8):
, (1.8)
где - давление газовой смеси в камере сгорания, Па;
- массовая доля водяных паров в смеси.
МПа.
Для нахождения необходимо рассчитать парциальное давление углекислоты по формуле (1.9):
, (1.9)
где - давление газовой смеси в камере сгорания, Па;
- массовая доля водяных паров в смеси.
МПа.
Определяем отношение длины камеры сгорания к ее поперечному сечению:
, (1.10)
где - диаметр поперечного сечения камеры сгорания, м;
- длина камеры сгорания, м.
Используя данные таблицы 1, найдем длину пути луча, l,м:
;
м.
Определяем по графику зависимости и от T (T=2550 K) и произведений () и соответственно степени черноты водяных паров и углекислого газа. График представлен в приложении Д [1],
;
.
Подставляем найденные значения и в формулу (1.7):
.
.
1.3.2 Определение удельного лучистого теплового потока
В общем случае лучистый тепловой поток qл, 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 qл.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 qл. Поэтому при расчетах лучистых тепловых потоков можно с достаточной степенью точности принять следующую картину распределения qл по длине сопла:
Вт/м2;
Вт/м2;
Вт/м2;
Вт/м2;
Вт/м2;
Вт/м2.
Вт/м2.
Вт/м2.
Вт/м2.
Вт/м2.
Вт/м2.
1.3.3 Определение суммарного теплового потока
Суммарный тепловой поток q?, находится как сумма конвективного и лучистого удельных тепловых потоков для рассчитываемого участка.
, (1.14)
Вт/м2.
Вт/м2.
Вт/м2.
Вт/м2.
Вт/м2.
Вт/м2.
Вт/м2.
Вт/м2.
Вт/м2.
Вт/м2.
Вт/м2.
2. Определение подогрева охладителя
2.1 Определение температуры выхода охладителя
Рассчитываем для каждого участка площадь поверхности, омываемой газовой смесью:
, (2.1)
где dср средний диаметр участка, м;
?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 Tвых, К определяется по формуле (2.3):
(2.3)
где Q общий тепловой поток в стенку камеры сгорания, Вт;
mf массовый расход охладителя, кг/с;
- теплоемкость охладителя (воды) вне зависимости от изменения ее температуры;
Tвхf температура охладителя на входе, K.
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.
2.2 Определение подогрева