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

сопротивление обеспечивает водород, среднее — воздух, высокое — углекислый газ при атмосферном давлении.

ческое сопротивление уменьшается. В наибольшей степени терми­ ческое сопротивление уменьшается для пар сталь 30—сталь 30 и медь—медь, в наименьшей — для таких пар, как латунь—латунь и дюралюминий—дюралюминий.

Исследованиями установлено, что скачок температур на стыке двух поверхностей имеет существенное значение. Так, при удельных потоках порядка 580 000 вт/(м*-К) для стали 30 при обработке

277 К. Поэтому при расчетах температурных полей и температурных напряжений необходимо учитывать контактное сопротивление и пре­ небрегать им только в том случае, если тепловой поток менее 23 200 вт/(м2-К).

Выполняя приближенные расчеты для наиболее часто встре­ чающихся материалов, можно использовать для оценки термиче­ ского сопротивления зависимости, представленные на рис. 104.

С целью снижения термического сопротивления целесообразно применять различные покрытия контактирующихся поверхностей. Так, при омеднении поверхностей контакта с последующей их при­ тиркой термическое сопротивление резко снижается. Эффективность применения покрытий позволяет считать этот способ перспективным.

В общем можно сделать вывод о том, что термическое сопротивле­ ние контакта обусловливается:

— значительно меньшей теплопроводностью среды (меди, газа

ит. д.) по отношению к металлу деталей;

—относительно малой площадью соприкосновения поверхно­

стей;

—уменьшением площади проводника тепла.

К оценке термического сопротивления контакта следует подхо­ дить очень внимательно, учитывая все факторы, влияющие на него, и проводить подтверждающие эксперименты.

§43. Теплообмен в цилиндрических капиллярных каналах и хвостовиках рабочих лопаток

В охлаждаемых газовых турбинах встречаются каналы диаметром менее 1 мм. В таких каналах теплообмен не­ сколько отличен от общих закономерностей теплообмена в трубах и каналах общего диаметра. Чаще всего каналы диаметром 1 мм расположены в местах стыковки отдельных деталей. Особое значение эти каналы имеют в зоне хвостовиков рабочих лопаток. Они служат протоком охлаждающего воздуха, который отводит от лопатки опре­ деленное количество тепла с целью поддержания заданной темпера­ туры хвоста. Поэтому знание характера теплообмена в этой области для расчета температурных полей является важным и необходимым. Передача тепла в зоне хвостовиков рабочих лопаток идет двумя путями: первый — через охлаждающий воздух, протекающий через

прекращается при числе Рейнольдса, близком к 2000. При этом в ка­ налах меньших диаметров турбулизация потока начинается при

меньших значениях чисел Рейнольдса. Все эксперименты проводи­ лись при изотермическом течении жидкости и, соответственно, без турбулнзации потока конвективными силами. В работах, проведен­ ных Институтом теплоэнергетики АН УССР, исследовались капил­ лярные щелевые каналы сложного профиля. Опыты проводились с воздухом при изменении М на выходе из канала до 0,15. Воздух подавался давлением до 1 Мнім", предварительно очищенный. Испытывались два типа профилей монтажных зазоров елочных хвосто­ виков рабочих лопаток: с острой входной кромкой и закрученной входной кромкой. Диаметры каналов не превышали 0,25 мм. Вход­ ная закрученная кромка имела радиус 3 мм. Для определения влия­ ния формы поперечного сечения на теплоотдачу одновременно были испытаны цилиндрические трубки близких гидравлических диа­ метров (0,39—2,0 мм), входная кромка которых была исполнена острой.

Весь исследуемый диапазон изменений чисел Рейнольдса можно разделить в зависимости от вида течения: ламинарный, переходный и турбулентный.

Для области ламинарного течения воздуха критериальная зави­

В переходной области для различных форм каналов эта зависи­

В области развитого турбулентного режима течения для всех трех типов капиллярных каналов интенсивность теплообмена описы­ вается уравнением

т. е. таким же, как и для каналов больших диаметров. Как видно из приведенных зависимостей, влияние формы канала при ламинар­ ном и турбулентном течениях не обнаружено. Если для турбулент­ ного режима течения это явление общеизвестно, то для ламинарного режима течения это можно объяснить специфической конфигура­ цией зазора.

Для переходного режима течения интенсивность теплообмена и протяженность области в значительной степени зависят от формы канала и условий входа. Поэтому приведенными критериальными зависимостями можно пользоваться только для рассмотренных за­ зоров при данном эксперименте.