Задание курсовой работы

РАСЧЕТ НАРУЖНОГО ОХЛАЖДЕНИЯ СТЕНКИ КАМЕРЫ СГОРАНИЯ

Вариант-16

                              Выполнил: студент гр. ТЭд-31

              Мустафин Р.Р.

 Проверил доцент

Ртищева А. С.

Ульяновск 2012 г.

СОДЕРЖАНИЕ

Введение....................................................................................................... 3

1. Задание курсовой работы....................................................................... 4

2. Расчета конвективно-радиационного теплообмена............................... 6

   2.1. Теплоотдача с газовой стороны стенки.............................................. 6

2.2. Радиационный теплообмен между газом и стенкой.......................... 10

2.3. Теплоотдача с жидкостной стороны стенки...................................... 12

Заключение................................................................................................ 15

   Список литературы................................................................................... 16

Введение

Основной тенденцией развития энергетической техники является увеличение максимальных температур и давлений теплоносителей и рабочих тел. Максимальные температуры газа в энергетических установках намного превышают допустимые температуры материалов, из которых изготовлены элементы проточной части тепловых двигателей (ракетных, атомных, плазменных и т. д.). В этих условиях существенное значение для надежной работы теплонапряженных деталей машины имеет система охлаждения. Эффективность и надежность работы в конечном итоге определяется надежностью инженерных методов расчета теплообмена.

Цель данной курсовой работы “Расчет наружного охлаждения стенки без защитного покрытия”– научить студентов решать практические задачи по расчету процессов теплообмена. При расчетах понадобятся знания по всем видам передачи теплоты: теплопроводности, конвекции, тепловому излучению.

При решении практических задач по теплообмену можно выделить несколько этапов [4].

На первом этапе необходимо проанализировать процесс или явление, расчету которого посвящена данная задача. Анализ ведется с целью выявления видов теплообмена, участвующих в этом процессе или явлении, и сопровождающих их особенностей. На основе такого анализа удается выяснить тип задачи и сформулировать ее в терминах теории теплообмена.

На втором этапе по учебной и справочной литературе необходимо подобрать расчетные формулы, которые подходят для расчетов видов теплообмена.

На третьем этапе устанавливается порядок расчета – последовательность вычисления отдельных искомых величин.

На четвертом этапе – расчет в численной форме.

На пятом этапе – анализ полученных расчетных величин.

Задание курсовой работы

Температура Т_f1=2080 К;

Давление р₁=16,1×10⁵ Па;

Расход G₁=13,5 кг/с;

Состав продуктов сгорания:

Топливо горючее – жидкий водород

          окислитель - жидкий кислород

Средней молекулярной массы m = 7,76 кг;

Газовой постоянной R = 1071,2 Дж/(кг·К);

Коэффициентом адиабаты к =1,31;

Диаметр (размер сечения) D = 0,17 м;

Материал – Никель;

Толщина стенки δ_w = 2,0 мм;

Род охладителя – вода;

Расход G₂ = 10,0 кг/с;

Давление р₂ =49×10⁵ Па;

Температура = 9,5 °С охладителя на входе в канал;

Длина рассматриваемого участка камеры сгорания ΔL = 100 мм.

Достаточная прочность стенок камер сгорания двигателей, ядерных реакторов обеспечивается поддержанием ее температуры в определенных пределах за счет охлаждения с наружной стороны. Необходимая интенсивность охлаждения при заданном ограниченном расходе охладителя достигается подбором проходного сечения кольцевого щелевого канала для охладителя. Необходимо рассчитать ширину этого канала δ₁ (см. рис. 1) так, чтобы температуру стенки Т_w1 омываемой газом, можно было поддержать в пределах допустимых значений при стационарном режиме теплообмена.

Указания к расчету:

1. Возможные изменения в составе газа из-за изменения его температуры во внимание не принимаются.

2. При вычислении определяющей температуры коэффициент восстановления температуры принимаем равным r = 0,88.

3. Температура стенки, со стороны, омываемой газом, ограничивается допустимой температурой материала стенки для никеля t_доп. _м. = 980^оС;

4. С жидкостной стороны (со стороны охладителя) накладывается ограничение, связанное с кипением охлаждающей жидкости. Температура кипения жидкостей 200-250 ^оС при заданных давлениях 30…50 ат.

5. Степень черноты материала стенки принимаем для никеля равным

ε_w = 0,48.

6. При определении теплофизических свойств рабочего тела, охладителя по таблицам необходимо проводить интерполирование табличных данных.

Рис. 1. Схема наружного охлаждения стенки камеры сгорания