Главная страница Случайная страница
Разделы сайта
АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника
Внутреннее охлаждение.
|
|
Основным элементом, формирующим систему конвективного охлаждения, особенно в рабочих лопатках, является канал. Охлаждающий воздух, движущийся в канале, подвергается комбинированному воздействию кориолисовой, архимедовой и центробежной сил. При вращении лопатки (вместе с каналом) под воздействием этих сил образуются различные формы вторичных течений на передней (по направлению вращения) и задней внутренних поверхностях. Эти формы видоизменяются в зависимости от наличия в канале оребрения, а также взаимной ориентации расположенных под углом (обычно 45о) ребер на противоположных стенках канала и ориентации осей симметрии самого канала относительно вектора окружной скорости. В общем случае безразмерный коэффициент теплоотдачи может быть выражен в виде функциональной зависимости
где
Re– число Рейнольдса, определенное по гидравлическому диаметру
(Dh)
Ro= 
- критерий вращения (иногда число Россби)
S – некоторая функция геометрической формы канала.
Распределение коэффициентов теплоотдачи по поверхностям внутренних каналов определяется как правило с помощью модельных экспериментов. Для представления о влиянии вращения петлевого канала на распределение коэффициентов теплоотдачи в нем можно воспользоваться следующими данными.
На рис.4.3.6 показана зависимость изменения относительного числа Нуссельта Nu/Nuо петлевого гладкого канала от продольной координаты Х/D без вращения и с вращением. Здесь Nuо – это осредненное число Нуссельта для прямого гладкого канала, определяемого по критериальному уравнению 
. Как видно из рисунка, на начальном участке (
) происходит формирование пограничного слоя и из-за его малой толщины Nu(x) превосходит величину Nuо более, чем в два раза. По достижении 
Nu(x) уменьшается до величины Nu/ Nuо@1, 4. Далее по мере роста толщины пограничного слоя Nu(х) уменьшается незначительно. При повороте канала на 180о в результате индуцирования вторичного течения центробежными силами теплоотдача интенсифицируется Nu/ Nuо@2, 0 и после поворота постепенно снижается в связи с нарастанием пограничного слоя. Коэффициенты теплоотдачи в этом случае практически идентичны как для передней, так и для задней поверхностей.
При вращении гладкого петлевого канала распределение Nu/ Nuо по поверхностям при сохранении в общем формы кривой Nu/ Nuо=f(
) расслаивается по
уровню в зависимости от положения поверхности относительно вращения. На передней стенке (Rо=0, 04) при течении вверх происходит снижение коэффициентов теплоотдачи относительно канала без вращения примерно на 25%, а на задней стенке – соответственно увеличение на 25%. После поворота канала (течение вниз по радиусу) картина меняется на обратную – на передней стенке происходит увеличение коэффициента теплоотдачи на 25%, а на задней стенке - снижение Nu/ Nuо на 25%. Наибольшее различие в величинах Nu/ Nuо (в 2 раза) наблюдается при прохождении поворота – на передней поверхности происходит интенсификация теплообмена, в то время как на задней стенке этот эффект заметен слабо. Подобная картина распределения Nu/ Nuо наблюдается и на боковых стенках прямоугольного канала. При осреднении числа Нуссельта по передней и задней поверхностям вращающегося (Ro=0, 04) прямоугольного гладкого канала можно рекомендовать следующие соотношения Nu/ Nuо с учетом того обстоятельства, что формирование пограничного слоя происходит в подводящем канале в замковой части лопатки.
33. Параметр оребрения. Влияние оребрения на эффективность охлаждения
Эффективное оребрение (h/Dh> 0, 1) в среднем увеличивает отношение Nu/Nuo в 1, 5 раза. При этом параллельное расположение ребер на передней и задней стенках предпочтительнее перпендикулярного (напомним, что ребра располагаются под углом 45о к потоку воздуха). Как известно, каналы с перпендикулярно расположенными ребрами на стенках носит название “вихревой матрицы".
Таким образом, оценка коэффициентов теплоотдачи в системе конвективного охлаждения рабочих лопаток турбины, имеющей петлевые каналы, может быть сделана на основе представленных данных. Консервативная оценка может быть сделана при пониженных коэффициентах оребрения вплоть до принятия коэффициентов теплоотдачи для гладкого вращающегося канала.
34. Смысл лобового натекания. Критериальное выражение для коэффициента теплоотдачи при лобовом натекании
Лобовое натекание используется для интенсификации теплоотдачи посредством локального сдува пограничного слоя и последующего его образования с большим градиентом изменения параметров при растекании струи по обдуваемой поверхности. Непосредственно в месте подачи струи на поверхность размером, равным площади отверстия (d), локальный коэффициент теплоотдачи определяется по критериальному уравнению [146]:
Numax = 0, 64 Re0, 5, где Re определяется по диаметру отверстия, через которое подается струя воздуха. Это уравнение получено при отношении расстояния (Z) до обдуваемой поверхности к диаметру (d) отверстия z/d = 1…4. При осреднении коэффициента теплоотдачи по обдуваемой поверхности Nuср = 
, т.е. среднее значение Nu составляет только 50% от максимальной величины.
35. Понятие термоциклического нагружения. Фазовые траектории термического нагружения лопаток и дисков
|
|