Лінійні апроксимації ефекту вдуву

За аналогією з ламінарним пограничним шаром лінійні апроксимації ефекту вдуву мають обмежене застосування. В даному випадку доцільно використовувати їх лише до певного значення. При подальшому збільшенні швидкості подачі охолоджувача ефект вдуву призводить до асимптотичному прагненню теплового потоку до нуля. Якщо властивості вдуваемого газу і набігаючого потоку однакові то формула для розрахунку коефіцієнта тертя спрощується. Пояснимо коротко порівняння розрахункових і дослідних даних т впливу на тертя вдуву різних газів в турбулентний прикордонний шар повітряного потоку. Нижче усіх розташовуються дані для гелію, молекулярна маса якого мінімальна. Деякі особливості проявляються при вдув через перфоровані поверхні. Вимоги до розміру і частоті перфорації, як пра вило, залежать від товщини прикордонного шару. Необхідно, щоб діаметр отвору, через який вдувається охолоджуючий газ, був менше товщини шару, а відстань між сусідніми отворами і перевищувало 56. Як показали експерименти, при турбулентному прикордонному шарі перфоровані охолодження рівнозначно пористій. Однак при великих витратах або більш рідкісною перфорації ефективність перфорованого охолодження виявляється нижче, ніж пористого.

На закінчення порівняємо ефективність масообмінного (пористого і конвективного (трубчастого) охолодження. Для останнього припустимо ідеальний варіант: нескінченно великий коефіцієнт тепловіддачі охолоджуючої рідини і відсутність перепаду температур у нагрівальній стінці, що дозволяє вважати ентальпію рідини, що протікає в трубі, що дорівнює її значенню при температурі нагрівається поверхні. Якщо в тих же теплових умовах застосувати систему пористого охолодження, то витрата охолоджувача, що потребується для підтримки температури зовнішньої поверхні на тому ж рівні, виявиться істотно менше. Дійсно, в даному випадку тепловий баланс одиничної поверхні пористої стінки може бути записаний в наступному вигляді простої формули, причому ефект вдуву оцінюється в лінійному наближенні, a потреби витрачається охолоджувача узятий при масообмінних способі охолодження. Враховуючи рівність підведених ззовні теплових потоків, а також допущення про сталість температур зовнішніх поверхонь отримаємо для відношення витрат. Отже, результати порівняння показують, що пористе або в загальному випадку масообмінних охолодження тим ефективніше, порівняно з трубчастим, чим вище відношення перепаду ентальпій в прикордонному шарі до ентальпійному напору в середині системи охолодження, а також чим більше коефіцієнт вдуву. При швидкості польоту близько 8 км / с, коли ентальпія загальмованого газового потоку перевищує 40000 кДж / кг, наведені вище витрати відрізняються на порядок. Зауважимо, що масообмінних охолодження може бути реалізовано не тільки у вигляді пористої стінки, але і за допомогою разрушающихся матеріалів. Так для захисту соплових блоків енергетичних установок можна використовувати вкладиші з тугоплавких матеріалів, просочені легкосублімірующімі компонентами .

11 липня 2012

Джерело: www.stroysovet.ru