Московский государственный технический университет гражданской авиации
Скачать 0.59 Mb.
|
Контрольные вопросы 1. Поясните содержание понятий: температурное поле, температурный градиент, тепловой поток [2]. 2. Что называют коэффициентом теплопроводности и от каких факторов он зависит? [2]. 3. Напишите и поясните формулы теплопроводности через плоскую, цилиндрическую и сферическую стенки [2]. 4. Изобразите и поясните график изменения температуры через плоскую, цилиндрическую и сферическую стенки [2]. 2.2. Конвективный теплообмен Конвективный теплообмен имеет место при движении жидкости или газа относительно твёрдого тела. Количество теплоты, переданного конвекцией, зависит от физических свойств теплоносителя (параметров состояния его), скорости движения и др. Студенту необходимо иметь знания о ламинарном и турбулентном движении теплоносителя, а также о пограничном слое жидкости или газа около твердого тела. 18 Конвективный теплообмен описывается уравнением Ньютона-Рихмана, одним из важных параметров которого является коэффициент теплотдачи. Величина этого коэффициента зависит от характера движения теплоносителя (ламинарное или турбулентное), вида теплообмена (свободный или вынужденный), физических свойств теплоносителя и др. Так как явление конвективного теплообмена определяется многими факторами, то в настоящее время это явление изучается в основном экспериментальным путём, причём величина коэффициента теплоотдачи представляется в виде зависимости между тепловыми и гидродинамическими критериями подобия. Критерии подобия используются при рассмотрении двух подобных потоков, для которых записываются: уравнение теплопроводности; уравнение сплошности; уравнение теплоотдачи; уравнение движения. Критерии подобия (Маха, Рейнольдса, Нуссельта, Прандтля и др.) являются безразмерными. Из них образуются критериальные уравнения, которые описывают различные виды теплообмена и являются основой для расчёта коэффициента теплоотдачи. Контрольные вопросы 1. Поясните механизм переноса теплоты при конвективном теплообмене [2]. 2. Напишите и поясните уравнение Ньютона-Рихмана для конвективного теплообмена [2]. 3. Перечислите факторы, от которых зависит коэффициент теплоотдачи [2]. 4. Напишите и поясните критерия подобия, отражающие: режим течения теплоносителя; характер движения теплоносителя; конвективный теплообмен; теплопроводность [2]. 5. Способы интенсификации конвективного теплообмена [2]. 2.3. Теплообмен излучением Излучение или лучистая энергия является результатом сложных молекулярных и атомных возмущений и возникает за счёт энергии других видов, в том числе, и тепловой. Носителями лучистой энергии являются электромагнитные колебания. В зависимости от длины волны тепловые лучи обладают различными свойствами. Рассматриваются световые и инфракрасные лучи, имеющие длину волны от 0.4 до 40 мк, называемые тепловыми лучами. Нужно разобраться в понятиях, определяющих абсолютно чёрное тело, абсолютно белое тело, абсолютно проницаемое тело. Чтобы установить связь между излучательной способностью тела, надо изучить основные законы теплового излучения 19 (Стефана-Больцмана, Кирхгофа). Уяснить физическую сущность процессов, происходящих при лучистом теплообмене между телами. Контрольные вопросы 1. Каковы физические основы лучистого теплообмена? Напишите уравнение и дайте формулировку закона Стефана-Больцмана для теплового излучения газов [2]. 2. Изложите суть закона Кирхгофа [2]. 3. В чём отличие газового излучения от твёрдых тел? [2]. 2.4. Теплообменные аппараты Теплообменным аппаратом называют устройство, в котором осуществляется передача теплоты от одного теплоносителя к другому. По принципу действия они разделяются на рекуперативные, регенеративные и смесительные. В рекуперативных аппаратах теплота передаётся от горячего теплоносителя (жидкости или газа) к холодному через разделяющую их твёрдую стенку. Примерами таких аппаратов являются паровые котлы, бойлеры, воздухонагреватели, авиационные радиаторы различных типов. В регенеративных аппаратах одна и та же поверхность нагрева омывается поочерёдно то горячим, то холодным теплоносителем. Примерами таких аппаратов являются вращающиеся регенераторы газотурбинных двигателей. В смесительных аппаратах процесс теплоотдачи происходит путём непосредственного соприкосновения горячего и холодного теплоносителей. Примерами смесимельных аппаратов являются градирни, камеры смешения двухконтурных турбореактивных двигателей, смесители системы кондиционирования воздушных судов и др. При проектировании новых теплообменных аппаратов целью расчёта является определение поверхности нагрева, размеров и массы аппарата. Если же площадь нагрева известна, то задача сводится к определению режима работы теплообменного аппарата и определение конечных температур теплоносителей. Для аппаратов, находящихся в работе, целью расчёта может быть определение коэффициента теплопередачи. При расчёте теплообменных аппаратов определяется коэффициент теплопередачи и средняя разность температур между теплоносителями. Этот теоретический материал должен быть изучен особенно тщательно, так как является основным в расчётах аппаратов. Необходимо разобраться, в каких случаях следует определять среднелогарифмическую разность температур и в каких случаях можно пользоваться среднеарифметической разностью. 20 Контрольные вопросы 1. Перечислите существующие типы теплообменных аппаратов [2]. 2. Что такое среднелогарифмическая разность температур? [2]. 3. Поясните работу теплообменных аппаратов, работающих по схеме прямотока, противотока и перекрёстного тока [2]. 2.5. Теплообмен при больших скоростях течения газа При течении газа с большой скоростью, когда кинетическая энергия становится соизмеримой с энтальпией, следует учитывать, что характер взаимодействия твёрдого тела с потоком коренным образом изменяется. Характерная особенность этих процессов заключается в том, что в этих условиях существует органическая связь между гидродинамическими и тепловыми явлениями. При рассмотрении теплообмена при больших скоростях потока газа вводится понятие температуры восстановления: увеличение скорости движения приводит к возрастанию коэффициента теплоотдачи. Таким образом, переход к большей скорости течения является эффективным средством интенсификации теплообмена. Контрольные вопросы. 1. Что называют коэффициентом восстановления температуры и какова его зависимость от режима течения газа? [2]. 2. Каков характер температурного поля в слоях газа, прилегающих к стенке, при теплоотдаче в условиях большой скорости течения теплоносителя? [2]. Контрольное задание Заключается в расчёте цикла газотурбинного двигателя (цикла Брайтона) с регенерацией тепла, определении потребной поверхности теплообмена и параметров теплообменного аппарата. Выбор варианта задания осуществляется следующим образом: 1. По табл. 1 определяется число, соответствующее первой букве фамилии студента – А. 2. К числу “А” прибавляется число, образованное двумя последними цифрами шифра студента – В. 3. Номер варианта находится по двум последним цифрам полученной суммы – С. Пример: Студент Иванов И.И., шифр М200092. Из табл. 1 следует, что первой букве фамилии “И” соответствует число А=9. Две последние цифры шифра образуют число В=92, то есть С=92+9=101. Таким образом, вариант задания - 01. 21 Таблица 1
В соответствии с вариантом задания из табл. 2 выписываются исходные данные: 1. Степень повышения давления рабочего тела в цикле  2. Степень подогрева рабочего тела в цикле  3. Температура тела в начале цикла Т1, К. Давление для всех вариантов в данной точке цикла принимается равным р1=105 Н/м2. 4. Рабочее тело - воздух. Расход воздуха G , кг/с. 5. Степень регенерации тепла  .6. Параметры теплообменного аппарата: а) форма поперечного сечения канала для горячего и холодного теплоносителей – равносторонний треугольник со стороной b1/b2, мм; б) скорость движения горячего с1 и холодного с2 теплоносителей, м/с; в) схема движения теплоносителей – противоток; г) теплопроводностью через стенки канала пренебрегаем. Порядок выполнения задания следующий: 1. Рассчитываются параметры состояния в контрольных точках цикла: а) точка “1” (рис.4) р1=105 Н/м2; Т1 – из табл. 2; v1 – удельный объем (м3/кг) определяется из уравнения состояния идеального газа  , где  - газовая постоянная для рабочего тела – сухого воздуха;1 – плотность рабочего тела из соотношения 1=1/v1 , кг/м3. В качестве примера: Т1=288 К, v1= 0.826 м3/кг, 1= 1.21 кг/м3; б) точка “2”  ,  22 где  =1.4 - показатель адиабаты для воздуха;  .В данном примере: =10, р2=106 Н/м2, Т2= 556.0 К, v2= 0.1596 м3/кг, 2=6.266 кг/м3. в) точка “3” р3=р2, Т3=Т1, где - из табл. 2;  ,  .В данном примере: р3=106 Н/м2, =4.687, Т3=1350 К, v3=0.387 м3/кг, 3=2.51 кг/м3; г) точка “4” р4=р1,  В данном примере: р4=105 Н/м2, Т4=699.3 К, v4=2.007 м3/кг, 4=0.498 кг/м3. 2. Определяется изменение внутренней энергии рабочего тела в термодинамических процессах цикла ГТД: а) “1-2” - адиабатный U12=cv(T2-T1), где cv – удельная теплоёмкость рабочего тела при постоянном объёме находится по формуле:  ;б) “2-3” - изобарный U23=cv(T3-T2); в) “3-4” - адиабатный U34=cv(T4-T3); г) “4-1” - изобарный U41=cv(T1-T4). В данном примере: U12=192319 Дж/кг, U23=569665 Дж/кг, U34=- 466928 Дж/кг; U41=- 295056 Дж/кг. Знак “+” означает, что внутренняя энергия тела возрастает в процессе, знак “-“ – уменьшается. 3. Рассчитывается изменение энтальпии (теплосодержания) в термодинамических процессах цикла ГТД: а) “1-2” i12=cp(T2-T1), где ср – удельная теплоёмксоть при постоянном давлении находится по формуле:  ;23  Рис.4. Схема газотурбинного двигателя и изображение цикла ГТД в p,v и T,S - координатах: к –компрессор; кс – камера сгорания; т – турбина; та – теплообменный аппарат; п – потребитель механической работы;  подача топлива в камеру сгорания; количество теплоты, подводимое к воздуху втеплообменном аппарате 24 б) “2-3” i23=cp(T3-T2); в) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Похожие:
 | «московский государственный технический университет гражданской авиации»... Кирсановский авиационный технический колледж-филиал федерального государственного бюджетного образовательногоучреждения высшего профессионального... | | Федеральное агентство воздушного транспорта московский государственный... Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования |
 | Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального... С89 Современные международные отношения: Пособие по изучению дисциплины и планы семинарских занятий. М.: Мгту га, 2007. 20 с | | Правила приема граждан в федеральное государственное бюджетное образовательное... Федерального закона от 29 декабря 2012 г. №273-фз «Об образовании в Российской Федерации» |
| Федеральное агентство воздушного транспорта федеральное государственное... Методическая разработка рекомендована для педагогов дополнительного образования детей | | Федеральное агентство воздушного транспорта федеральное государственное... Авторы: Бут Н. Д. – ведущий научный сотрудник нии академии Генеральной прокуратуры Российской Федерации, кандидат юридических наук... |
| Федеральное агентство воздушного транспорта федеральное государственное... Охватывает период 2004-2005 гг выявление проблем, возникновение идеи опыта, определение целей, постановка задач и выбор методов и... | | Федеральное агентство воздушного транспорта федеральное государственное... Охватывают материал, определенный Государственным образовательным стандартом среднего профессионального образования (гос спо) в части... |
| Московский государственный технический университет гражданской авиации Целью данного курса является раскрытие панорамы современного страхового рынка: организационных форм всех организаций, занимающихся... | | Федеральное агентство воздушного транспорта федеральное государственное... Федеральное государственное образовательное бюджетное учреждение высшего профессионального образования |
| Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение... Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования | | Государственная служба гражданской авиации московский государственный М56 Политология: Пособие к изучению дисциплины и планы семинарских занятий. – М мгту га, 2006г. 28с |
| Приказ 28 марта 1991 г. Москва №65 об утверждении руководства по... В связи с необходимостью совершенствования поисковых и аварийно-спасательных работ в гражданской авиации центром "Авиаоргпроект"... | | Московский энергетический институт Московский государственный технический университет радиотехники, электроники и автоматики (мгту мирэа) |
| Руководство по поисковому и аварийно-спасательному обеспечению полетов... В связи с необходимостью совершенствования поисковых и аварийно-спасательных работ в гражданской авиации центром "Авиаоргпроект"... | | Диалектика Московский государственный институт радиотехники, электроники и автоматики (технический университет) |
