ПРОЦЕССЫ В ТЕПЛООБМЕННЫХ АППАРАТАХ

Для увеличения мощности, к. п. д. и других показателей двига­теля необходимо стремиться к повышению температуры рабоче­го тела в горячей полости и к снижению его температуры в хо­лодной, а также к росту к. п. д. регенератора и уменьшению размеров и массы охладителя и нагревателя в оптимальных пределах. Степень форсирования двигателей органичивается не только механическими напряжениями в его деталях, но и тем­пературными напряжениями, зависящими от температурных гра­диентов. Поэтому дальнейшее форсирование двигателей по среднему эффективному давлению и частоте вращения в зна­чительной мере зависит от совершенства процессов в теплооб­менных аппаратах.

Для теплового расчета цикла’ реального двигателя необходим» знать аналитические зависимости местных коэффициентов теплопе­редачи, гидравлических сопротив­лений газовых трактов и других параметров от времени. Все это усложняет расчеты и требует вне­сения ‘ряда допущений и ограни­чений при определении необходимых размеров поверхностей теплообмена.

Из четырех основных теплообменных аппаратов двигателя только в одном — воздухоподогревателе — процесс теплообме­на при установившемся режиме работы двигателя стационар­ный. Поэтому методика расчета этого теплобменннка ничем

Не отличается от методики расчета известных теплообменных аппаратов подобного типа. Процессы теплообмена в других теп­лообменных аппаратах двигателя можно исследовать, исполь­зуя законы движения массовых потоков в отдельных полостях двигателя (см. раздел «Движение рабочего тела в полостях двигателя»). Скорости потока в различных сечениях теплооб­менных аппаратов определяют по мгновенным расходам рабо­чего тела при перетекании из одной полости в другую.

Используя (уравнение энергетического баланса, можно най­ти скорость подвода теплоты к рабочему телу в любой полости двигателя. Количество подведенной теплоты

Qt = DQldtDU/dt + ApdV/dt(dGjdt) i. (41)

Считая рабочее тело идеальным газом и принимая темпе­ратуру его в данной полости постоянной, получаем

Qt = — (срСу) GT -{- ApdVjdt,

Где Cp-—удельная теплоемкость рабочего тела при постоянном давлении.

Используя уравнение изменения количества газа в полос­ти двигателя

А = (1JRT) (pdVjdt + Vdpjdt),

Получим уравнение изменения количества подведенной тепло­ты для полости двигателя

Qt = — (ср — Су) Т (1 /RT) (pdVjdt -}- Vdpjdt) — f ApdVjdt.


<7, =АУйр/сИ. (42)

Величину Йр/Ш можно найти по уравнениям (37) или (38).

Изменение скорости подвода и отвода теплоты в горячей Ц1Х И ХОЛОДНОЙ Ц1Х Полостях для одного из двигателей Стирлин­га [39], определенное по рассмотренной выше методике, приве­дено на рис. 27.

На основании этих расчетов можно сделать следующие вы­воды.

1. Подвод и отвод теплоты во всех полостях происходит в •одни и те же лериоды, так как давление в полостях изменяется по одному и тому же закону.

2. Максимальное количество подведенной теплоты значи­тельно превышает ее среднее значение, поэтому поверхности теплообмена следует рассчитывать по мгновенным, а не по •средним скоростям подвода теплоты.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *