Суммарная плотность теплового потока
Для последующих вычислений необходимо в первом приближении знать суммарные плотности теплового потока для обогрева. Воспользуемся формулой:
Величина 
= 0, а 
найдем по формуле:
Здесь 
означает местный коэффициент восстановления. Установлено, что в случае ламинарного режима течения над поверхностью 
, а в случае турбулентного .
Величина определяется по формуле:
Таблица 5 – Средние значения суммарных плотностей теплового потока.
| Расчетные условия | qп, Вт | |
| Zотн = 0,611 | Zотн = 0,952 | |
| 457; -6 | 1476 | 1221 |
| 457; -10 | 2768 | 2787 |
| 457; -15 | 4233 | 4562 |
| 457; -20 | 5571 | 6183 |
| 457; -30 | 8035 | 9168 |
| 1200; -10 | 3857 | 2584 |
| 1200; -15 | 5795 | 4584 |
| 1200; -20 | 7553 | 12815 |
| 1200; -30 | 10769 | 19462 |
| 5000; -10 | 5162 | 2966 |
| 5000; -15 | 7246 | 4950 |
| 5000; -20 | 9059 | 6676 |
| 5000; -30 | 12231 | 9696 |
| 7000; -15 | 54695 | 8196 |
| 7000; -20 | 142877 | 10006 |
| 7000; -30 | 158167 | 13077 |
| 9500; -30 | 58823 | 2566 |
Расчет противообледенителя (внутренняя задача)
Под расчетом противообледенителя понимается выбор оптимальной конструкции рабочей части для наиболее эффективного обогрева, а также расчет необходимого расхода воздуха, требуемого для работы ВТ ПОС.
Устройство рабочей части ВТ ПОС
Схемы существующих воздушно-тепловых противообледенителей можно представить в виде следующих основных вариантов (рис. 1.10).
Рисунок 1.10 – Типовые схемы ВТ нагревателей поверхности:
1 – обшивка; 2 – стенка; 3 – гофр; 4 – лонжерон; 5 – экран;
6 – распределительная труба; 7 – плоская камера смешения.
|
|
|
Наиболее простой является первая схема (рис. 1.10, а). Горячий воздух поступает в продольный воздушный канал А, образованный наружной обшивкой 1 и стенкой 2, и нагревает защищаемую поверхность до заданной температуры. Такая конструкция обычно применяется для защиты небольших частей самолета или вертолета, например стоек, лопаток компрессора и направляющего аппарата, лопастей вертолета или иногда воздухозаборников двигателей.
В другом варианте (рис. 1.10, б) применяется продольно-поперечное распределение горячего воздуха. Как и в первом случае, горячий воздух поступает в продольный воздушный канал А и затем разводится в поперечные каналы, которые выполняются с помощью гофрированной или двойной обшивки. Для создания необходимого перепада давления по поперечному каналу стенка 2 делается герметичной. Другой продольный воздушный канал Б в который поступает отработанный воздух, имеет специальные отверстия для отвода этого воздуха в атмосферу. Данная схема получила большое распространение и применяется в конструкции противообледенителей крыла, оперения и воздухозаборников двигателей.
Разновидностью предыдущей схемы является схема, приведенная на рис. 1.10, в. Особенностью этого варианта является наличие специального экрана 5, который служит для повышения теплоиспользования горячего воздуха в канале А. Введение такого экрана весьма незначительно повышает эффективность противообледенителя, и поэтому данная схема не получила большого распространения.
|
|
|
В трех последних вариантах (рис. 1.10, г, д, е) продольное распределение горячего воздуха осуществляется с помощью так называемых трубок «пиколло», которые имеют ряд небольших отверстий (порядка 1,5 мм) вдоль лобовой образующей. Эти схемы позволяют уменьшить непроизводительные затраты тепла в канале А и обеспечить равномерное распределение горячего воздуха по длине противообледенителя. Простейший вариант такого нагревателя показан на рис. 1.10, г. Горячий воздух вытекает из отверстий трубы 6 со скоростью, близкой к звуковой, и затем движется по каналу А, нагревая обшивку до заданной температуры. За счет эжекции, создаваемой струей горячего воздуха, которая вытекает из отверстий, происходит циркуляция отработанного воздуха в поперечном сечении канала.
Более совершенным вариантом таких нагревателей является схема
на рис. 1.10, д, которая получила название «микроэжекторной». Горячий воздух проводится в распределительную трубу 6, установленную вдоль размаха крыла или оперения, и подается в плоскую камеру смешения 7 через небольшие сопла, расположенные с определенным шагом (около 10 мм) на распределительной трубе. При истечении горячего воздуха из сопла происходит подсасывание воздуха из канала А. Плоская камера смешения плавно переходит в гофр на верхней и нижней поверхностях профиля.
|
|
|
Представляет интерес шестая схема (рис. 1.10, е), которая имеет много общего с «микроэжекторной» схемой, но по конструкции несколько проще. Существенным отличием этой схема от предыдущей является наличие напорной камеры, которая образована обшивкой 1 и герметичной стенкой 2. В этой камере создается избыточное давление горячего воздуха для его «проталкивания» через поперечный канал небольшой высоты (порядка 1,5 мм). Очевидно, что в таком нагревателе не происходит дополнительного подсасывания отработанного воздуха, как это имеет место в микроэжекторной системе.
Поперечные каналы воздушно-теплового противообледенителя могут иметь различную конструкцию. Возможные варианты конструктивного выполнения этих каналов показаны на рис. 1.11.
|
|
|
Рисунок 1.11 – Варианты конструкции поперечных воздушных каналов
а – канал с одинарным гофром; б – канал с двойным гофром; в – канал в виде двойной обшивки с выштамповкой под заклепочные соединения; г – фрезерованный канал во внутренней обшивке, склепанной с наружной обшивкой; д – фрезерованный канал в наружной обшивке, склепанной с внутренней обшивкой; е – фрезерованный канал в наружной обшивке, к которой приваривается внутренняя обшивка.
Первые три конструкции выполняются путем штамповки внутренней обшивки по заданному профилю с дальнейшей ее приклепкой к наружной обшивке. Двойной канал, образованный гофрированной обшивкой и пластиной (рис. 1.11, б), не дает сколько-нибудь значительно преимущества перед одинарным каналом (рис. 1.11, а). Для уменьшения необогреваемых зон могут применяться поперечные каналы с внутренней обшивкой, в которой сделаны выштамповки под заклепочные соединения (рис. 1.11, в). Поперечные каналы могут делаться постоянного и переменного сечения (по высоте) вдоль длины канала по обводу профиля.
Три последние конструкции поперечных каналов выполняются механическим или химическим фрезерованием. Вариант на рис. 1.11, г является наиболее простым с точки зрения изготовления, однако вес конструкции может быть значительным. Наиболее совершенной конструкцией поперечного канала является вариант на
рис. 1.11, е, в котором соединение внутренней обшивка с наружной осуществляется путем роликовой или точечной сварки.
Дата добавления: 2018-06-01; просмотров: 479; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!