4 Методика ориентировочного расчёта радиатора системы жидкостного охлаждения . <...> В нем представлены краткие сведения об основных принципах проектирования
охлаждаемых лопаток газовых турбин, являющихся одними из самых напряженных элементов газотурбинных двигателей. <...> Даются общие сведения о температуре газов на выходе из основных камер сгорания. <...> Приводятся сведения об основных условиях теплообмена
со стороны газа и в каналах охлаждения лопаток. <...> Только оптимально спроектированная система охлаждения обеспечивает заданные тепловые режимы термически напряжённых деталей двигателя в различных условиях эксплуатации двигателя внутреннего сгорания. <...> Теплоотдача от горячих газов с температурой до 2300°С в стенки происходит из-за
превышения их температуры над температурой стенок. <...> Ввиду незначительной толщины стенок и высокой теплопроводности влияние их термического сопротивления на перенос тепла от горячих газов к охлаждающей среде несущественно и им в практических расчетах систем жидкостного охлаждения
пренебрегают, учитывая его только при расчете систем воздушного охлаждения. <...> 1.1 ОСНОВЫ ТЕОРИИ ТЕПЛООБМЕНА
1.1.1 Способы передачи энергии в тепловой форме
Среди различных явлений, сопровождающих рабочие процессы тепловых машин, центральное место занимает процесс передачи энергии на микроуровне (в форме теплоты) внутри тел и между телами. <...> Так, например, часть энергии продуктов сгорания в цилиндре поршневого ДВС передается в охлаждающую жидкость и конвекцией, и лучеиспусканием, и теплопроводностью. <...> Ниже приведены значения коэффициента теплопроводности для некоторых веществ:
1.2.2 Теплопроводность стенок различной формы
1.2.2.1 Теплопроводность плоской стенки
Рассмотрим сначала однородную плоскую стенку толщиной (рис. <...> (1.7)
Для стенки, состоящей из п слоев, формула (1.6) примет вид
12
1.2.3 Теплопроводность цилиндрической стенки
Передача теплоты через цилиндрическую стенку имеет большое практическое <...>
Системы_охлаждения_двигателей_летательных_аппаратов_[Электронный_ресурс]_.pdf
МИНОБРНАУКИ РОССИИ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ
БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ
ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
«САМАРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АЭРОКОСМИЧЕСКИЙ
УНИВЕРСИТЕТ ИМЕНИ АКАДЕМИКА С.П. КОРОЛЕВА
(НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ)»
В. В. Бирюк, А. П. Толстоногов, И. В. Коломин
Системы охлаждения двигателей
летательных аппаратов
Электронное учебное пособие
Самара
2011
1
Стр.1
УДК 629.76
Автор: Бирюк Владимир Васильевич,
Толстоногов Арлен Петрович,
Коломин Илья Викторович
Рецензенты:
зав. кафедрой «Теоретические основы теплотехники и гидромеханики» СГТУ Кудинов В.А.
научный руководитель НОЦ ГДИ СГАУ, д.т.н., профессор кафедры теории двигателей
СГАУ Матвеев В.Н.
Компьютерная верстка: Кутырева Г. П.
Бирюк, В. В. Системы охлаждения двигателей летательных аппаратов. [Электронный
ресурс] : электрон. учеб. пособие / В. В. Бирюк, А. П. Толстоногов, И. В. Коломин ; Минобрнауки
России, Самар. гос. аэрокосм. ун-т им. С.П. Королева (нац. исслед. ун-т). – Электрон.
текстовые и граф. дан. ( 1.8 Мбайт ). – Самара, 2011. – 1 эл. опт. диск (CD-ROM).
Приведены теоретические основы процессов охлаждения, основы теплового расчета
теплообменных аппаратов. Рассматриваются вопросы различные типы теплообменных аппаратов,
системы охлаждения основных типов двигателей летательных аппаратов. Обсуждаются
методы выбора системы охлаждения и порядок расчета системы охлаждения двигателя.
Учебное пособие предназначено для подготовки аспирантов по специальности 05.07.05.
Подготовлено на кафедре теплотехники и тепловых двигателей СГАУ.
© Самарский государственный
аэрокосмический университет, 2011.
2
Стр.2
СОДЕРЖАНИЕ
Аннотация ........................................................................................................................................... 5
Введение ............................................................................................................................................. 6
ГЛАВА 1.ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПРОЦЕССОВ ОХЛАЖДЕНИЯ ................................. 7
1.1 ОСНОВЫ ТЕОРИИ ТЕПЛООБМЕНА ...................................................................................... 7
1.1.1 Способы передачи энергии в тепловой форме .................................................................. 7
1.2 ТЕПЛООБМЕН ТЕПЛОПРОВОДНОСТЬЮ ........................................................................ 8
1.2.1 Основные понятия и определения ....................................................................................... 8
1.2.2 Теплопроводность стенок различной формы ................................................................... 10
1.2.2.1 Теплопроводность плоской стенки ............................................................................... 10
1.2.3 Теплопроводность цилиндрической стенки .................................................................... 13
1.3 Конвективный теплообмен ...................................................................................................... 14
1.3.1 Определение численного значения коэффициента теплоотдачи ................................... 16
1.4. Теплообмен излучением ........................................................................................................... 19
1.4.1 Основные законы теплового излучения ........................................................................... 21
1.4.3 Лучистый теплообмен между телами ............................................................................. 22
1.5 Теплопередача ............................................................................................................................ 22
1.5.1 Общие сведения .................................................................................................................. 22
1.5.1.1 Теплопередача через плоскую стенку ........................................................................... 22
1.5.1.2 Теплопередача через цилиндрическую стенку ............................................................. 24
1.5.1.3 Теплопередача через оребренную стенку ...................................................................... 25
1.6. Основы теплового расчета теплообменных аппаратов ......................................................... 26
Глава 2. Теплообменные аппараты и системы охлаждения ....................................................... 31
2.1 Радиаторы ............................................................................................................................... 32
2.2 Алюминиево-паяные теплообменники ................................................................................ 34
2.3 Теплообменные устройства охлаждения наддувочного воздуха (интеркулеры) ............ 37
2.3.1 Интеркулеры воздух/воздух ............................................................................................... 38
2.3.2 Интеркулеры воздух/вода .................................................................................................. 39
2.3.3 Комбинированные системы ............................................................................................... 39
Глава 3. Системы охлаждения основных типов ДЛА .................................................................. 40
3.1 Системы охлаждения поршневых двигателей .................................................................... 40
3.1.1 Классификация систем охлаждения поршневых двигателей ......................................... 41
3.1.2 Выбор системы охлаждения двигателя ............................................................................ 42
3.1.3 Основные задачи расчёта систем охлаждения поршневых двигателей ........................ 43
3.1.4 Методика ориентировочного расчёта радиатора системы жидкостного охлаждения . 44
3.1.5 Условия работы вентиляторов ........................................................................................... 45
3.1.6 Ориентировочный расчёт основных характеристик вентилятора ................................. 46
3.1.7 Расчет системы воздушного охлаждения. Общие положения ....................................... 47
3.1.8 Общая методика подбора вентилятора ............................................................................. 48
3.2 Системы охлаждения газотурбинных двигателей .............................................................. 49
3.2.1 Особенности работы и проектирования лопаток турбины ............................................. 49
современных ГТД ........................................................................................................................ 49
3.2.2 Температуры газа и тепловые потоки в лопатках газовых турбин ................................ 50
3.2.3 Материалы деталей газовых турбин ................................................................................. 51
3.2.4 Температурные напряжения, их особенность .................................................................. 52
3.2.5 Основные сведения о тепловом состоянии лопаток газовых турбин ............................ 53
3.2.6 Опытно-экспериментальные исследования элементов охлаждения и лопаток турбин
на установках и в составе двигателя .......................................................................................... 56
3.3 Системы охлаждения ракетных двигателей ........................................................................ 58
3.3.1 ПРОЕКТИРОВАНИЕ ЖАРОСТОЙКИХ И ТЕПЛОЗАЩИТНЫХ КОНСТРУКЦИЙ
........................................................................................................................................................ 64
3.3.1 Основные характеристики многоразовой транспортной ................................................ 66
Стр.3