double arrow

Заградительное (плёночное) охлаждение


В этом случаемеж­ду стенкой и потоком горячего газа создается заградительный защитный слой охладителя (холодного газа или жидкости); этот защитный слой называется завесой или плёнкой. Завеса может быть организована различными способами (рис. 13.5).

Рис. 13.5. Способы организации заградительного (плёночного) охлаждения

Рассмотрим особенности процесса при заградительном ох­лаждении. На защищаемой стенке образуется пограничный слой охладителя, а на границе между охладителем и горячим га­зом — зона смешения АОВ (рис. 13.6), ширина которой растет вдоль потока. По ходу движения можно выделить два характер­ных участка: начальный и основной. На начальном участке (от плоскости входа до точки В — точки соприкосновения границы зоны смешения со стенкой) стенка омывается охладителем. По­этому на начальном участке температура стенки равна темпера­туре охладителя на выходе из щели t ох . На основном участке (за точкой В по ходу движения) в зону смешения вовлечен и
пристенный слой, температура его увеличивается, вследствие чего растёт и температура стенки (см. рис. 13.6).

Рис. 13.6. Характер изменения температуры охлаждаемой стенки от способа ввода охладителя

При “чисто” заградительном охлаждении теплоотдача между газом и стенкой на стационарном режиме отсутствует. Поэтому в данном случае стенку называют адиабатной, а ее температуру обозначают tст ад.

Эффективность заградительного охлаждения характеризует безразмерная температура стенки, равная:

(13.10)

Величина θ зависит, главным образом, от безразмерного расстояния от места обдува (здесь b — ширина щели) и параметра вдува, равного отношению плотностей тока охладителя и га­за:

где c ох, ρ ох - скорость и плотность охладителя на выходе из щели.

Для расчета в можно использовать приближенную формулу, предложенную С. С. Кутателадзе и А, И. Леонтьевым,

(13.11)

где


На рис. 13.6 видно, что требуемое условие(t ст < t доп)обеспечивается лишь на определенной длине охлаждаемого уча­стка x доп. Если длина стенки l > x доп, то необходимо организо­вать дополнительный ввод охладителя. Температура стенки мо­жет быть понижена (и соответственно увеличена длина x доп), если заградительное охлаждение применить совместно с конвек­тивным. Такое комбинированное охлаждение (рис. 13.7), кото­рое часто называют конвективно-пленочным, широко использу­ется для защиты камер сгорания, выходных сопел, лопаток га­зовых турбин и др.

Рис. 13.7. Физическая картина конвективно-плёночного охлаждения

Выше мы рассмотрели заградительное охлаждение, в котором завеса создается газом. Если для этой цели используется жид­кость, то на процесс накладывается испарение охладителя, кото­рое должно быть учтено в расчётах.



Понравилась статья? Добавь ее в закладку (CTRL+D) и не забудь поделиться с друзьями:  



Сейчас читают про: