Файл: Жаров Г.Г. Судовые высокотемпературные газотурбинные установки.pdf

За определяющий размер принимали удвоенный гидравлический диаметр. Величина 81/г колебалась в пределах 0,1—0,5. Влияние вращения на теплоотдачу также не было обнаружено. С целью ориен­ тировочного представления величин приведем некоторые значения коэффициентов теплоотдачи, подсчитанные по предлагаемым фор­

Из анализа расчетных данных табл. 25 видно, что первые две формулы дают слишком заниженные значения, а третья формула, наоборот, — значительно завышенные значения коэффициентов теп­ лоотдачи. По-видимому, такой резкий разброс говорит о том, что опыты проводились для различных типов уплотнений разными иссле­ дователями. Дл я оценки теплоотдачи в уплотнениях целесообразно рекомендовать критериальную зависимость (102), которая дает результаты, более близкие к экспериментальным.

§ 37. Теплоотдача на вращающейся гладкой цилиндрической поверхности,

вподшипниках

ив неограниченном пространстве

Ввысокотемпературных турбинах существен­

ное значение имеют потоки, тепла, проходящие через концевые ци­ линдрические части вала и подшипники, а также через поверхность статора непосредственно в окружающую среду. Эти утечки тепла необходимо строго учитывать, так как иногда они составляют значи­ тельную часть всего отведенного тепла в турбине при ее охлаж­ дении.

ства тепла от поверхностей турбины зависит также и от скорости свободно движущегося около нее воздуха.

Для любых поверхностей в работе [50] предлагаются следующие критериальные зависимости по определению коэффициента тепло­ отдачи в неограниченном пространстве:

Характерными размерами для различных тел принимаются: для цилиндров и шаров— их диаметр, а для плит— их высота /г (для горизонтальных плит— меньшая сторона плиты). Если теплоотдающая поверхность обращена вверх, то для горизонтальных плит полу­ ченный результат необходимо умножить на коэффициент 1,3; если теплоотдающая поверхность обращена вниз, то полученный резуль­ тат нужно умножить на коэффициент 0,7. Константы газа прини­ маются по средней температуре между температурой воздуха и стенки.

Для определения коэффициента теплоотдачи горизонтальных труб (патрубков) в условиях свободного движения воздуха пред­

При усиленной естественной циркуляции или незначительных ско­ ростях окружающего воздуха можно использовать упрощенную

Таблица 27

Коэффициенты теплоотдачи в условиях свободной конвекции

Как видно из табл. 27, разность температур стенки и воздуха ска­ зывается на изменении коэффициента теплоотдачи. С увеличением разности температур коэффициент теплоотдачи увеличивается, с уве­ личением диаметра коэффициент теплоотдачи уменьшается.

Следует также отметить, что при свободной конвекции коэффи­ циенты теплоотдачи имеют довольно малые значения. При вы­ нужденном течении воздуха они, естественно, увеличиваются.

Глава V

ТЕПЛООБМЕН НА ВНУТРЕННИХ ПОВЕРХНОСТЯХ ОХЛАЖДАЕМЫХ Д Е Т А Л Е Й ГАЗОВЫХ ТУРБИН

В узлах газовых турбин часто используют узкие каналы, по которым прокачивается охлаждающий агент. Знание коэффициента теплоотдачи в таких каналах является опре­ деляющим при расчете систем охлаждения.

В авиационной практике часто для определения коэффициента теплоотдачи к жидкости с узких каналах используют зависимость, предложенную Крауссольдом

Nu = 0,024Re°.8 Pr°.3 3 .

Это уравнение получено для каналов прямоугольного сечения длиной 19,5 мм, шириной 1,8; 3,2; 6,6 мм и высотой 600 мм. За эквивалентный диаметр принималось частное от деления учетверен­ ной проходной площади на периметр. За определяющую темпера­ туру была принята средняя температура потока жидкости. Исследо­ вания турбулентного течения при горизонтальном и вертикальном расположении каналов показали, что естественная конвекция и ее взаимодействие с вынужденным движением не оказывают существен­ ного влияния на структуру потока. Теплообмен внутри канала харак­ теризовался в основном гидродинамикой вынужденного движения и физическими свойствами жидкости.

В наиболее общей форме зависимость для оценки коэффициента теплоотдачи как в трубках круглого сечения, так и для прямоуголь­ ных каналов дана М. А. Михеевым [50]. При турбулентном течении жидкости (Re > 12 ООО) критериальная зависимость имеет вид

Nu = 0,021К е 0 с - 8 Р Г Г ( - ^ ) 0 , 2 5 ,

где индекс «с» показывает, что физические константы находят по температуре среды, а индекс «ст» — что физические константы на­ ходят по температуре стенки. Формула справедлива для гидравли­ чески гладких каналов. Для воздуха можно записать