Расчет внутренних коэффициентов теплоотдачи
Для адекватного расчета этих коэффициентов необходимо знать, что происходит с воздухом внутри предкрылка, так как невозможно, глядя на схему, предсказать характер обтекания обшивки во всех местах. Поэтому были проведены «продувки» противообледенителя во Flow Simulation:
Рисунок 1.20 – Результаты расчета во Flow Simulation
Рисунок 1.21 – Результаты расчета во Flow Simulation
Теперь, когда характер движения воздуха внутри предкрылка известен, можно подобрать формулы для расчета коэффициентов теплоотдачи.
Для гофра наиболее подходящей является следующая формула:
, в которой 
- коэффициент теплоотдачи при стабилизированном течении в канале, а 
есть гидравлический диаметр канала, и определяется по соотношению
, где F – площадь сечения, P – его периметр. В сечении Zотн = 0,952, 
.
Коэффициент теплоотдачи при стабилизированном течении в канале можно посчитать по формуле:
На вылете из верхнего гофра можно использовать формулу для ламинарного течения вдоль плоской стенки:
Перед распределительной трубой на передней кромке воздух истекает из отверстий с большой скоростью и течет вдоль вогнутой пластины в турбулентном режиме. Подробнее про такую ситуацию можно узнать из статьи [8]. В итоге для расчета подойдет формула:
Спускаясь под распределительную трубу, воздух теряет энергию движения, и как видно на рис. 1.21 обтекает обшивку как почти плоскую пластину в ламинарном режиме. Следовательно, коэффициент теплоотдачи:
|
|
|
Последнюю формулу можно использовать и для нахождения коэффициента теплоотдачи при течении вдоль обшивки до нижнего гофра.
Результаты расчетов приведены в Приложении С.
Расчет температур воздуха в поперечных каналах
Чтобы посчитать температуру воздуха в канале гофра необходимо знать коэффициенты теплопередачи обшивки и стенок канала.
Коэффициент теплопередачи для обшивки:
Коэффициент теплопередачи для стенок канала:
Величина 
определяется условиями свободной конвекции и может быть найдена по формуле:
Зная теперь коэффициенты теплопередачи, считаем температуру воздуха в канале:
Результаты расчетов приведены в Приложении C.
Расчет «сухой» температуры поверхности
Одним из ключевых параметров работы противообледенителя является температура «сухой» поверхности предкрылка, так как распределение этой температуры по поверхности характеризует эффективность испарения воды. Для расчета воспользуемся формулой:
Это соотношение не учитывает растекание тепла по обшивке, поэтому результат (рис. 1.22) получается не совсем верный.
Рисунок 1.22 – Распределение температур без учета теплопроводности на одном из режимов.
|
|
|
На рисунке видно, как в некоторых местах разница температур соседних точек достигает 40 градусов. Чтобы учесть распределение тепла по обшивке воспользуемся законом Фурье для теплопроводности:
Закон предполагает пропорциональность теплового потока градиенту температуры в однородной среде, но так как в нашей задаче обшивка представлена набором точек, через которые происходит обмен теплом, то понятие градиента можно упростить. К тому же, для расчета теплопроводности, представим тепловые потоки в ваттах.
В итоге, изменение температуры:
Здесь φ это входящее и выходящие потоки тепла от теплопроводности и конвекции. Теплопроводность соседних точек представим как:
Конвективный теплообмен от воздуха к стенке найдем по формуле:
Используя итеративные вычисления, получаем распределение конечных температур точек поверхности:
Рисунок 1.23 – Распределение температур с учетом теплопроводности на одном из режимов.
Результаты расчетов приведены в Приложении С.
Дата добавления: 2018-06-01; просмотров: 552; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!