Внешнее конвективное охлаждение

Скачать в pdf «Внешнее конвективное охлаждение»




ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ Государственное образовательное учреждение высшего профессионального


образования


БАЛТИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ


«ВОЕНМЕХ» им. Д.Ф. Устинова


В.П. БЕЛОВ

ВНЕШНЕЕ КОНВЕКТИВНОЕ ОХЛАЖДЕНИЕ


Учебное пособие


Санкт-Петербург


2005

Предисловие


В учебном пособии излагаются основные положения внешнего конвективного (проточного) охлаждения жидкостных ракетных двигателей, даются практические рекомендации по его реализации. Пособие предназначено для студентов специальности «Космические аппараты и разгонные блоки» при изучении дисциплины «Двигатели», а также при выполнении домашнего задания, курсового и дипломного проектирования.

1. Общая характеристика внешнего конвективного

охлаждения.


Многие современные сложные технические системы характеризуются преобразованием тепловой энергии в другие виды энергии или в механическую работу. Наличие в них мощного источника тепловой энергии и высокотемпературного теплоносителя (рабочего тела) создает жесткий тепловой режим работы элементов конструкции. Примером может служить жидкостной ракетный двигатель (ЖРД), в котором источник тепловой энергии — процесс горения жидкого топлива, а рабочим телом являются продукты его сгорания. Мощные тепловые потоки в стенку камеры сгорания и сопла ЖРД определяются характеристиками продуктов сгорания: высокими температурами (до 3500 ч ^ 4000 К), значительными скоростями движения (от десятков метров в секунду в камере сгорания до 3000 м/с и выше в сопле) и сильной запыленностью. Плотность теплового потока достигает 106 ч ^ 107 Вт/м2. В таких условиях интенсивного теплообмена между газом и стенками, последние чрезвычайно быстро нагреются до температур, близких к температуре газа. Учитывая, что допустимые температуры нагрева металлов стенок —    доп] невелики (даже для


жаропрочных сталей она не превышает 1300 К), для них требуется тепловая защита. Основным методом тепловой защиты ЖРД является внешнее конвективное или наружное проточное охлаждение.


Принцип внешнего конвективного охлаждения заключается в следующем. С внешней стороны защищаемой стенки организуется охлаждающий тракт, по которому прокачивается жидкий охладитель (Рис.1). Толщину охлаждающего тракта — дохл образуют основная силовая стенка толщиной дСТ и наружная оболочка. Суммарный тепловой поток — qz, поступающий от газа, передается теплопроводностью от внутренней поверхности к внешней поверхности стенки и далее воспринимается охладителем. Между стенкой и охладителем осуществляется конвективный теплообмен. На Рис.1 представлен характер распределения температуры в системе газ-стенка-охладитель. При своем движении по охлаждающему тракту охладитель нагревается.

Скачать в pdf «Внешнее конвективное охлаждение»