Aerodynamic na pag-init pag-init ng mga katawan na gumagalaw sa mataas na bilis sa hangin o iba pang gas. A. n. - ang resulta ng katotohanan na ang mga molekula ng hangin sa katawan ay bumagal malapit sa katawan. Kung ang paglipad ay isinasagawa sa supersonic na bilis ng mga pananim, ang pagpepreno ay nangyayari pangunahin sa shock wave (Tingnan ang Shock wave) ,
lumilitaw sa harap ng katawan. Ang karagdagang pagpepreno ng mga molekula ng hangin ay nangyayari nang direkta sa pinakaibabaw ng katawan, sa
boundary layer (Tingnan ang Boundary layer). Kapag ang mga molekula ng hangin ay bumababa, ang kanilang thermal energy ay tumataas, ibig sabihin, ang temperatura ng gas na malapit sa ibabaw ng isang gumagalaw na katawan ay tumataas; ang pinakamataas na temperatura kung saan ang isang gas ay maaaring magpainit sa paligid ng isang gumagalaw na katawan ay malapit sa tinatawag na . temperatura ng pagpepreno: T 0 = T n + v 2 /2c p ,
saan T n - temperatura ng papasok na hangin, v- bilis ng paglipad ng katawan, c p- tiyak na kapasidad ng init ng gas sa pare-pareho ang presyon. Kaya, halimbawa, kapag ang isang supersonic na sasakyang panghimpapawid ay lumilipad nang triple ang bilis ng tunog (mga 1 km/seg) ang temperatura ng pagwawalang-kilos ay humigit-kumulang 400°C, at kapag ang spacecraft ay pumasok sa kapaligiran ng Earth sa unang bilis ng pagtakas (8.1 km/seg) ang temperatura ng pagpepreno ay umabot sa 8000 °C. Kung sa unang kaso, sa panahon ng isang sapat na mahabang paglipad, ang temperatura ng balat ng sasakyang panghimpapawid ay umabot sa mga halaga na malapit sa temperatura ng pagwawalang-kilos, kung gayon sa pangalawang kaso, ang ibabaw ng spacecraft ay hindi maiiwasang magsisimulang bumagsak dahil sa kawalan ng kakayahan ng mga materyales upang mapaglabanan ang gayong mataas na temperatura. Mula sa mga rehiyon ng gas na may mataas na temperatura, ang init ay inililipat sa isang gumagalaw na katawan, at nangyayari ang atomization. Mayroong dalawang anyo ng A. n. - convective at radiation. Ang convective heating ay bunga ng paglipat ng init mula sa panlabas, "mainit" na bahagi ng boundary layer hanggang sa ibabaw ng katawan. Ang convective heat flux ay tinutukoy ng quantitatively mula sa kaugnayan q k = a(T e -T w), saan T e - equilibrium temperature (ang pinakamataas na temperatura kung saan ang ibabaw ng katawan ay maaaring magpainit kung walang pag-aalis ng enerhiya), T w - tunay na temperatura sa ibabaw, a- convective heat transfer coefficient, depende sa bilis ng paglipad at taas, hugis at sukat ng katawan, pati na rin ang iba pang mga kadahilanan. Ang temperatura ng ekwilibriyo ay malapit sa temperatura ng pagwawalang-kilos. Uri ng coefficient dependence A mula sa nakalistang mga parameter ay tinutukoy ng rehimen ng daloy sa layer ng hangganan (laminar o magulong). Sa kaso ng magulong daloy, ang convective heating ay nagiging mas matindi. Ito ay dahil sa ang katunayan na, bilang karagdagan sa molecular thermal conductivity, ang magulong velocity pulsations sa boundary layer ay nagsisimulang maglaro ng isang makabuluhang papel sa paglipat ng enerhiya. Sa pagtaas ng bilis ng paglipad, ang temperatura ng hangin sa likod ng shock wave at sa boundary layer ay tumataas, na nagreresulta sa dissociation at ionization
mga molekula. Ang mga nagresultang atomo, ions at electron ay nagkakalat sa isang mas malamig na rehiyon - sa ibabaw ng katawan. Mayroong reverse reaction (Recombination) ,
nagpapatuloy sa pagpapalabas ng init. Ito ay gumagawa ng karagdagang kontribusyon sa convective na kapaligiran. Sa pag-abot sa bilis ng paglipad na humigit-kumulang 5000 m/seg ang temperatura sa likod ng shock wave ay umabot sa mga halaga kung saan nagsisimula ang pag-radiate ng gas. Dahil sa radiative transfer ng enerhiya mula sa mga lugar na may mataas na temperatura sa ibabaw ng katawan, nangyayari ang radiative heating. Sa kasong ito, ang radiation sa nakikita at ultraviolet na mga rehiyon ng spectrum ay gumaganap ng pinakamalaking papel. Kapag lumilipad sa kapaligiran ng Earth sa bilis na mas mababa sa unang bilis ng kosmiko (8.1 km/seg) radiative heating ay maliit kumpara sa convective heating. Sa pangalawang bilis ng pagtakas (11.2 km/seg)
ang kanilang mga halaga ay nagiging malapit, at sa bilis ng paglipad ng 13-15 km/seg at mas mataas, na tumutugma sa pagbabalik sa Earth pagkatapos ng mga flight sa ibang mga planeta, ang pangunahing kontribusyon ay ginawa ng radiation heating.
Ang isang partikular na mahalagang papel ay A. n. gumaganap kapag bumalik ang spacecraft sa kapaligiran ng Earth (halimbawa, Vostok, Voskhod, Soyuz). Upang labanan ang A. n. ang spacecraft ay nilagyan ng mga espesyal na thermal protection system (Tingnan ang Thermal protection). Lit.: Mga batayan ng paglipat ng init sa teknolohiya ng aviation at rocket, M., 1960; Dorrance W. H., Hypersonic flows of viscous gas, trans. mula sa English, M., 1966; Zeldovich Ya. B., Raiser Yu. P., Physics ng shock waves at high-temperature hydrodynamic phenomena, 2nd ed., M., 1966. N. A. Anfimov.
Malaki Ensiklopedya ng Sobyet. - M.: Encyclopedia ng Sobyet. 1969-1978 .
Tingnan kung ano ang "Aerodynamic heating" sa iba pang mga diksyunaryo:
Pag-init ng mga katawan na gumagalaw sa mataas na bilis sa hangin o iba pang gas. A. n. ang resulta ng katotohanan na ang mga molekula ng hangin sa katawan ay bumagal malapit sa katawan. Kung ang paglipad ay isinasagawa sa supersonic na bilis. bilis, ang pagpepreno ay nangyayari pangunahin sa pagkabigla... ... Pisikal na encyclopedia
Pag-init ng isang katawan na gumagalaw sa mataas na bilis sa hangin (gas). Ang kapansin-pansing aerodynamic na pag-init ay sinusunod kapag ang isang katawan ay gumagalaw sa supersonic na bilis (halimbawa, kapag ang mga bahagi ng ulo ng intercontinental na sasakyang panghimpapawid ay gumagalaw. ballistic missiles) EdwART.... ...Marine Dictionary
aerodynamic na pag-init- Pag-init ng ibabaw ng gas-flowed ng isang katawan na gumagalaw sa isang gaseous medium sa mataas na bilis sa pagkakaroon ng convective, at sa hypersonic na bilis, radiative heat exchange na may kapaligiran ng gas sa hangganan o shock layer. [GOST 26883... ... Gabay ng Teknikal na Tagasalin
Isang pagtaas sa temperatura ng isang katawan na gumagalaw sa mataas na bilis sa hangin o iba pang gas. Ang aerodynamic heating ay ang resulta ng pagpepreno ng mga molekula ng gas malapit sa ibabaw ng katawan. Kaya, kapag ang isang spacecraft ay pumasok sa atmospera ng Earth sa bilis na 7.9 km/s... ... encyclopedic Dictionary
aerodynamic na pag-init- aerodinaminis įšilimas statusas T sritis Energetika apibrėžtis Kūnų, judančių dujose (ore) dideliu greičiu, paviršiaus įšilimas. atitikmenys: engl. aerodynamic heating vok. aerodynamische Aufheizung, f rus. aerodynamic heating, m pranc.… … Aiškinamasis šiluminės ir branduolinės technikos terminų žodynas- isang pagtaas sa temperatura ng isang katawan na gumagalaw sa mataas na bilis sa hangin o iba pang gas. A. at. ang resulta ng pagbabawas ng bilis ng mga molekula ng gas malapit sa ibabaw ng katawan. Kaya, sa pasukan ng cosmic. apparatus sa atmospera ng Earth sa bilis na 7.9 km/s, air tempo sa ibabaw... Likas na agham. encyclopedic Dictionary
Aerodynamic na pag-init ng istraktura ng rocket- Pag-init ng ibabaw ng rocket habang gumagalaw ito sa mga siksik na layer ng atmospera sa mataas na bilis. A.N. - ang resulta ng katotohanan na ang mga molekula ng hangin na umaatake sa rocket ay pinabagal malapit sa katawan nito. Sa kasong ito, nangyayari ang isang paglipat ng kinetic energy... ... Encyclopedia ng Strategic Missile Forces
Concorde Concorde sa paliparan ... Wikipedia
Paunang pagkalkula ng heating surface ng nozzle.
Q sa =V sa *(i sa // – i sa /)* τ = 232231.443*(2160-111.3)*0.7 = 333.04*10 6 kJ/cycle.
Average na pagkakaiba sa temperatura ng logarithmic bawat cycle.
Bilis ng mga produkto ng pagkasunog (usok) = 2.1 m/s. Pagkatapos ang bilis ng hangin sa ilalim ng normal na mga kondisyon:
6.538 m/s
Average na temperatura ng hangin at usok para sa panahon.
935 o C
680 o C
Katamtamang temperatura tuktok ng nozzle sa panahon ng usok at hangin
Average na temperatura ng tuktok ng nozzle bawat cycle
Average na temperatura ng ilalim ng nozzle sa panahon ng usok at hangin:
Average bawat cycle na temperatura ng ilalim ng nozzle
Tinutukoy namin ang halaga ng mga koepisyent ng paglipat ng init para sa tuktok at ibaba ng nozzle. Para sa isang nozzle ng tinatanggap na uri sa halagang 2240
Ang aktwal na bilis ng usok ay tinutukoy ng formula na W d =W hanggang *(1+βt d). Ang aktwal na bilis ng hangin sa temperatura t in at air pressure p in = 0.355 MN/m 2 (absolute) ay tinutukoy ng formula
Kung saan ang 0.1013-MN/m2 ay ang presyon sa ilalim ng normal na mga kondisyon.
Ang halaga ng kinematic viscosity ν at thermal conductivity coefficient λ para sa mga produktong combustion ay pinili mula sa mga talahanayan. Kasabay nito, isinasaalang-alang namin na ang halaga ng λ ay nakasalalay sa napakakaunting presyon, at sa isang presyon ng 0.355 MN/m 2 maaari nating gamitin ang mga halaga ng λ sa isang presyon ng 0.1013 MN/m 2. Ang kinematic viscosity ng mga gas ay inversely proportional sa pressure, kaya hinahati namin ang value ng ν sa pressure na 0.1013 Mn/m2 sa ratio.
Mabisang haba ng sinag para sa block nozzle
= 0.0284 m
Para sa isang naibigay na nozzle m 2 / m 3; ν =0.7 m 3 /m 3; m 2 / m 2 .
Ang mga kalkulasyon ay buod sa talahanayan 3.1
Talahanayan 3.1 - Pagtukoy ng mga koepisyent ng paglipat ng init para sa itaas at ibaba ng nozzle.
| Pangalan, halaga at mga yunit ng pagsukat ng mga sukat | Formula ng pagkalkula | Advance paynemt | Na-update na kalkulasyon | ||||
| itaas | ibaba | itaas | Ibaba | ||||
| usok | hangin | usok | hangin | hangin | hangin | ||
| Average na temperatura ng hangin at usok para sa panahon na 0 C | Ayon sa text | 1277,5 | 592,5 | 1026,7 | 355,56 | ||
| Thermal conductivity coefficient ng combustion products at air l 10 2 W/(mgrad) | Ayon sa text | 13,405 | 8,101 | 7,444 | 5,15 | 8,18 | 5,19 |
| Kinematic viscosity ng combustion products at air g 10 6 m 2 /s | Aplikasyon | 236,5 | 52,6 | 92,079 | 18,12 | 53,19 | 18,28 |
| Pagtukoy sa diameter ng channel d, m | 0,031 | 0,031 | 0,031 | 0,031 | 0,031 | 0,031 | |
| Aktwal na bilis ng usok at hangin W m/s | Ayon sa text | 11,927 | 8,768 | 6,65 | 4,257 | 8,712 | 4,213 |
| Re | |||||||
| Nu | Ayon sa text | 12,425 | 32,334 | 16,576 | 42,549 | 31,88 | 41,91 |
| Heat transfer coefficient sa pamamagitan ng convection a hanggang W/m 2 *deg | 53,73 | 84,5 | 39,804 | 70,69 | 84,15 | 70,226 | |
| 0,027 | - | 0,045 | - | - | - | ||
| 1,005 | - | 1,055 | - | - | - | ||
| Radiant heat transfer coefficient a p W/m 2 *deg | 13,56 | - | 5,042 | - | - | - | |
| isang W/m 2 *deg | 67,29 | 84,5 | 44,846 | 70,69 | 84,15 | 70,226 |
Ang kapasidad ng init at thermal conductivity coefficient ng mga brick l nozzle ay kinakalkula gamit ang mga formula:
C, kJ/(kg*deg) l , W/(mdeg)
Dinas 0.875+38.5*10 -5 *t 1.58+38.4*10 -5 t
Fireclay 0.869+41.9*10 -5 * t 1.04+15.1*10 -5 t
Ang katumbas na kalahating kapal ng isang brick ay tinutukoy ng formula
mm
Talahanayan 3.2 – Mga pisikal na dami materyal at koepisyent ng akumulasyon ng init para sa itaas at ibabang kalahati ng regenerative nozzle
| Pangalan ng mga laki | Formula ng pagkalkula | Advance paynemt | Na-update na kalkulasyon | |||
| itaas | ibaba | itaas | Ibaba | |||
| Dinas | fireclay | Dinas | fireclay | |||
| Average na temperatura, 0 C | Ayon sa text | 1143,75 | 471,25 | 1152,1 | 474,03 | |
| Bulk density, r kg/m 3 | Ayon sa text | |||||
| Thermal conductivity coefficient l W/(mgrad) | Ayon sa text | 2,019 | 1,111 | 2,022 | 1,111 | |
| Kapasidad ng init C, kJ/(kg*deg) | Ayon sa text | 1,315 | 1,066 | 1,318 | 1,067 | |
| Thermal diffusivity coefficient a, m 2 / oras | 0,0027 | 0,0018 | 0,0027 | 0,0018 | ||
| F 0 S | 21,704 | 14,59 | 21,68 | 14,58 | ||
| Koepisyent ng akumulasyon ng init hk |  | 0,942 | 0,916 | 0,942 | 0,916 | |
Tulad ng nakikita mula sa talahanayan, ang halaga ng h k > , ibig sabihin, ang brick ay ginagamit sa thermally sa buong kapal nito. Alinsunod dito, sa itaas, kinukuha namin ang halaga ng koepisyent ng thermal hysteresis para sa tuktok ng nozzle x = 2.3, para sa ilalim na x = 5.1.
Pagkatapos ang kabuuang koepisyent ng paglipat ng init ay kinakalkula gamit ang formula:
para sa tuktok ng nozzle
58.025 kJ/(m 2 cycle*grad)
para sa ilalim ng nozzle
60.454 kJ/(m 2 cycle*grad)
Sa karaniwan para sa nozzle sa kabuuan
59.239 kJ/(m 2 cycle*grad)
Nozzle heating surface
22093.13 m2
Dami ng nozzle
= 579.87 m 3
I-clear ang pahalang na cross-sectional na lugar ng nozzle
=9.866 m 2
Alam ng sangkatauhan ang ilang uri ng enerhiya - mekanikal na enerhiya (kinetic at potensyal), panloob na enerhiya (thermal), field energy (gravitational, electromagnetic at nuclear), kemikal. Ito ay nagkakahalaga ng pag-highlight ng enerhiya ng pagsabog...
Vacuum energy at dark energy, na umiiral pa rin sa teorya. Sa artikulong ito, ang una sa seksyon ng Heat Engineering, susubukan ko sa simple at naa-access na wika, gamit praktikal na halimbawa, upang sabihin tungkol sa ang pinakamahalagang anyo enerhiya sa buhay ng mga tao - tungkol sa thermal energy at tungkol sa panganganak sa kanya sa oras lakas-thermal.
Ang ilang mga salita upang maunawaan ang lugar ng thermal engineering bilang isang sangay ng agham ng pagkuha, paglilipat at paggamit ng thermal energy. Ang modernong thermal engineering ay lumitaw mula sa pangkalahatang thermodynamics, na siya namang isa sa mga sangay ng pisika. Ang Thermodynamics ay literal na "mainit" kasama ang "kapangyarihan". Kaya, ang thermodynamics ay ang agham ng "pagbabago ng temperatura" ng isang sistema.
Ang isang panlabas na impluwensya sa isang sistema, na nagbabago sa panloob na enerhiya nito, ay maaaring resulta ng pagpapalitan ng init. Thermal na enerhiya, na nakuha o nawala ng system bilang resulta ng naturang pakikipag-ugnayan sa kapaligiran, ay tinatawag dami ng init at sinusukat sa mga yunit ng SI sa Joules.
Kung ikaw ay hindi isang heating engineer at hindi nakikitungo sa mga isyu sa thermal engineering araw-araw, kung gayon kapag nakatagpo mo ang mga ito, kung minsan ay walang karanasan ay maaaring napakahirap na mabilis na maunawaan ang mga ito. Kung walang karanasan, mahirap isipin ang mga sukat ng kinakailangang halaga ng dami ng init at thermal power. Ilang Joules ng enerhiya ang kailangan para magpainit ng 1000 cubic meters ng hangin mula sa temperatura na -37˚С hanggang +18˚С?.. Anong kapangyarihan ng pinagmumulan ng init ang kailangan para magawa ito sa loob ng 1 oras?.. Ngayon ay magagawa natin sagutin ang mga ito hindi ang pinakamahirap na tanong "kaagad" "Hindi lahat ay isang inhinyero. Minsan naaalala ng mga espesyalista ang mga formula, ngunit kakaunti lamang ang maaaring mag-apply sa mga ito sa pagsasanay!
Matapos basahin ang artikulong ito hanggang sa dulo, madali mong malulutas ang tunay na pang-industriya at pang-araw-araw na mga problema na may kaugnayan sa pag-init at paglamig ng iba't ibang mga materyales. Ang pag-unawa sa pisikal na kakanyahan ng mga proseso ng paglipat ng init at kaalaman sa mga simpleng pangunahing formula ay ang mga pangunahing bloke sa pundasyon ng kaalaman sa heat engineering!
Ang dami ng init sa panahon ng iba't ibang pisikal na proseso.
Karamihan sa mga kilalang sangkap ay maaari iba't ibang temperatura at presyon na nasa solid, likido, gas o plasma na estado. Transisyon mula sa isang estado ng pagsasama-sama patungo sa isa pa nangyayari sa pare-parehong temperatura(sa kondisyon na ang presyon at iba pang mga parameter ay hindi nagbabago kapaligiran) at sinamahan ng pagsipsip o pagpapalabas ng thermal energy. Sa kabila ng katotohanan na 99% ng bagay sa Uniberso ay nasa estado ng plasma, hindi namin isasaalang-alang ang estado ng pagsasama-sama sa artikulong ito.
Isaalang-alang ang graph na ipinakita sa figure. Ipinapakita nito ang pagdepende sa temperatura ng isang sangkap T sa dami ng init Q, dinadala sa isang tiyak na saradong sistema na naglalaman ng isang tiyak na masa ng isang tiyak na sangkap.
1. Isang solid na may temperatura T1, init sa temperatura Tmelt, gumagastos sa prosesong ito ng halaga ng init na katumbas ng Q1 .
2. Susunod, nagsisimula ang proseso ng pagkatunaw, na nangyayari sa isang pare-parehong temperatura Tpl(temperatura ng pagkatunaw). Upang matunaw ang buong masa ng isang solid, kinakailangan na gumastos ng thermal energy sa halaga Q2 - Q1 .
3. Susunod, ang likido na nagreresulta mula sa pagkatunaw ng solid ay pinainit hanggang sa kumukulo (pagbuo ng gas) Tkp, paggastos sa halagang ito ng init na katumbas ng Q3-Q2 .
4. Ngayon sa isang palaging kumukulo na punto Tkp kumukulo at sumingaw ang likido, nagiging gas. Upang ibahin ang anyo ng buong masa ng likido sa gas, kinakailangan na gumastos ng thermal energy sa halaga Q4-Q3.
5. Sa huling yugto, ang gas ay pinainit mula sa temperatura Tkp hanggang sa isang tiyak na temperatura T2. Sa kasong ito, ang halaga ng init na natupok ay magiging Q5-Q4. (Kung painitin natin ang gas sa temperatura ng ionization, ang gas ay magiging plasma.)
Kaya, pinainit ang orihinal na solidong katawan mula sa temperatura T1 hanggang sa temperatura T2 gumastos kami ng thermal energy sa halaga Q5, paglilipat ng substance sa pamamagitan ng tatlong estado ng pagsasama-sama.
Ang paglipat sa tapat na direksyon, aalisin namin ang parehong dami ng init mula sa sangkap Q5, na dumaan sa mga yugto ng condensation, crystallization at paglamig mula sa temperatura T2 hanggang sa temperatura T1. Siyempre, isinasaalang-alang namin ang isang saradong sistema nang walang pagkawala ng enerhiya sa panlabas na kapaligiran.
Tandaan na posibleng pumunta mula sa solidong estado V estado ng gas, na lumalampas sa likidong bahagi. Ang prosesong ito ay tinatawag na sublimation, at ang reverse na proseso ay tinatawag na desublimation.
Kaya, napagtanto namin na ang mga proseso ng mga paglipat sa pagitan ng pinagsama-samang estado ng bagay ay nailalarawan sa pamamagitan ng pagkonsumo ng enerhiya sa isang pare-parehong temperatura. Kapag pinainit ang isang sangkap na nasa isang hindi nagbabagong estado ng pagsasama-sama, ang temperatura ay tumataas at ang thermal energy ay natupok din.
Mga pangunahing formula ng paglipat ng init.
Ang mga formula ay napaka-simple.
Dami ng init Q sa J ay kinakalkula gamit ang mga formula:
1. Mula sa bahagi ng pagkonsumo ng init, iyon ay, mula sa bahagi ng pagkarga:
1.1. Kapag pinainit (pinalamig):
Q = m * c *(T2 -T1)
m – masa ng sangkap sa kg
kasama si - tiyak na kapasidad ng init ng isang sangkap sa J/(kg*K)
1.2. Kapag natutunaw (nagyeyelo):
Q = m * λ
λ – tiyak na init ng pagkatunaw at pagkikristal ng isang sangkap sa J/kg
1.3. Sa panahon ng pagkulo, pagsingaw (condensation):
Q = m * r
r – tiyak na init ng pagbuo ng gas at paghalay ng isang sangkap sa J/kg
2. Mula sa bahagi ng produksyon ng init, iyon ay, mula sa pinagmulang bahagi:
2.1. Kapag nasusunog ang gasolina:
Q = m * q
q – tiyak na init ng pagkasunog ng gasolina sa J/kg
2.2. Kapag nagko-convert ng kuryente sa thermal energy (Joule-Lenz law):
Q =t *I *U =t *R *I ^2=(t /R)*U^2
t – oras sa s
ako – epektibong kasalukuyang halaga sa A
U – epektibong halaga ng boltahe sa V
R – Ang paglaban sa pag-load sa ohms
Napagpasyahan namin na ang dami ng init ay direktang proporsyonal sa masa ng sangkap sa lahat ng mga pagbabagong bahagi at, sa panahon ng pag-init, karagdagang direktang proporsyonal sa pagkakaiba ng temperatura. Mga koepisyent ng proporsyonalidad ( c , λ , r , q ) para sa bawat sangkap mayroon silang sariling mga kahulugan at natutukoy sa empiriko (kinuha mula sa mga sangguniang libro).
Lakas-thermal N sa W ay ang dami ng init na inilipat sa system sa isang tiyak na oras:
N=Q/t
Ang mas mabilis na gusto nating painitin ang katawan sa isang tiyak na temperatura, ang higit na kapangyarihan dapat mayroong pinagmumulan ng thermal energy - lahat ay lohikal.
Pagkalkula ng isang inilapat na problema sa Excel.
Sa buhay, madalas na kinakailangan na gumawa ng isang mabilis na pagkalkula ng pagtatasa upang maunawaan kung makatuwiran na ipagpatuloy ang pag-aaral ng isang paksa, paggawa ng isang proyekto at detalyado, tumpak, nakakaubos ng oras na mga kalkulasyon. Ang pagkakaroon ng kalkulasyon sa loob ng ilang minuto kahit na may katumpakan na ±30%, maaari kang gumawa ng mahalagang desisyon sa pamamahala na magiging 100 beses na mas mura at 1000 beses na mas mahusay at sa huli ay 100,000 beses na mas epektibo kaysa sa pagsasagawa ng tumpak na pagkalkula sa loob ng isang linggo, kung hindi man at buwan, ng isang grupo ng mga mamahaling espesyalista...
Mga kondisyon ng problema:
Nagdadala kami ng 3 toneladang ginulong metal mula sa isang bodega sa kalye patungo sa lugar ng pagawaan ng rolled metal preparation na may sukat na 24m x 15m x 7m. Mayroong yelo na may kabuuang masa na 20 kg sa pinagsamang metal. -37˚С sa labas. Gaano karaming init ang kailangan upang mapainit ang metal sa +18˚С; init ang yelo, tunawin ito at painitin ang tubig sa +18˚С; init ang buong dami ng hangin sa silid, sa pag-aakala na ang pag-init ay ganap na naka-off bago? Anong kapangyarihan ang dapat magkaroon ng sistema ng pag-init kung ang lahat ng nasa itaas ay dapat makumpleto sa loob ng 1 oras? (Napakahirap at halos hindi tunay na kondisyon- lalo na ang mga nakakahipo ng hangin!)
Gagawin namin ang pagkalkula sa programaMS Excel o sa programaOOo Calc.
Tingnan ang pag-format ng kulay ng mga cell at font sa pahina ng "".
Paunang data:
1. Isinulat namin ang mga pangalan ng mga sangkap:
sa cell D3: bakal
sa cell E3: yelo
sa cell F3: Yelo/tubig
sa cell G3: Tubig
sa cell G3: Hangin
2. Ipinasok namin ang mga pangalan ng mga proseso:
sa mga cell D4, E4, G4, G4: init
sa cell F4: natutunaw
3. Tiyak na kapasidad ng init ng mga sangkap c sa J/(kg*K) sumusulat kami para sa bakal, yelo, tubig at hangin, ayon sa pagkakabanggit
sa cell D5: 460
sa cell E5: 2110
sa cell G5: 4190
sa cell H5: 1005
4. Tiyak na init natutunaw na yelo λ ipasok sa J/kg
sa cell F6: 330000
5. Ang daming substance m Pumasok kami sa kg ayon sa pagkakabanggit para sa bakal at yelo
sa cell D7: 3000
sa cell E7: 20
Dahil ang masa ay hindi nagbabago kapag ang yelo ay nagiging tubig, kung gayon
sa mga cell F7 at G7: =E7 =20
Nahanap namin ang masa ng hangin sa pamamagitan ng pagpaparami ng dami ng silid sa pamamagitan ng tiyak na gravity
sa cell H7: =24*15*7*1.23 =3100
6. Oras ng proseso t bawat minuto isang beses lang kami sumulat para sa bakal
sa cell D8: 60
Ang mga halaga ng oras para sa pagpainit ng yelo, pagtunaw nito at pag-init ng nagresultang tubig ay kinakalkula mula sa kondisyon na ang lahat ng tatlong prosesong ito ay dapat makumpleto sa parehong tagal ng oras tulad ng inilaan para sa pagpainit ng metal. Basahin nang naaayon
sa cell E8: =E12/(($E$12+$F$12+$G$12)/D8) =9,7
sa cell F8: =F12/(($E$12+$F$12+$G$12)/D8) =41,0
sa cell G8: =G12/(($E$12+$F$12+$G$12)/D8) =9,4
Ang hangin ay dapat ding magpainit sa parehong inilaang oras, mababasa natin
sa cell H8: =D8 =60,0
7. Ang paunang temperatura ng lahat ng mga sangkap T1 Inilagay namin ito sa ˚C
sa cell D9: -37
sa cell E9: -37
sa cell F9: 0
sa cell G9: 0
sa cell H9: -37
8. Ang huling temperatura ng lahat ng mga sangkap T2 Inilagay namin ito sa ˚C
sa cell D10: 18
sa cell E10: 0
sa cell F10: 0
sa cell G10: 18
sa cell H10: 18
Sa tingin ko ay hindi dapat magkaroon ng anumang mga katanungan tungkol sa mga item 7 at 8.
Mga resulta ng pagkalkula:
9. Dami ng init Q sa KJ, kinakailangan para sa bawat isa sa mga proseso, kinakalkula namin
para sa pagpainit ng bakal sa cell D12: =D7*D5*(D10-D9)/1000 =75900
para sa pagpainit ng yelo sa cell E12: =E7*E5*(E10-E9)/1000 = 1561
para sa pagtunaw ng yelo sa cell F12: =F7*F6/1000 = 6600
para sa pagpainit ng tubig sa cell G12: =G7*G5*(G10-G9)/1000 = 1508
para sa pagpainit ng hangin sa cell H12: =H7*H5*(H10-H9)/1000 = 171330
Binabasa namin ang kabuuang halaga ng thermal energy na kinakailangan para sa lahat ng proseso
sa pinagsamang cell D13E13F13G13H13: =SUM(D12:H12) = 256900
Sa mga cell D14, E14, F14, G14, H14, at ang pinagsamang cell D15E15F15G15H15, ang halaga ng init ay ibinibigay sa isang arc unit ng pagsukat - sa Gcal (sa gigacalories).
10. Lakas-thermal N sa kW na kinakailangan para sa bawat isa sa mga proseso ay kinakalkula
para sa pagpainit ng bakal sa cell D16: =D12/(D8*60) =21,083
para sa pagpainit ng yelo sa cell E16: =E12/(E8*60) = 2,686
para sa pagtunaw ng yelo sa cell F16: =F12/(F8*60) = 2,686
para sa pagpainit ng tubig sa cell G16: =G12/(G8*60) = 2,686
para sa pagpainit ng hangin sa cell H16: =H12/(H8*60) = 47,592
Ang kabuuang thermal power na kinakailangan upang makumpleto ang lahat ng mga proseso sa oras t kalkulado
sa pinagsamang cell D17E17F17G17H17: =D13/(D8*60) = 71,361
Sa mga cell D18, E18, F18, G18, H18, at ang pinagsamang cell D19E19F19G19H19, ang thermal power ay ibinibigay sa isang arc unit ng pagsukat - sa Gcal/hour.
Kinukumpleto nito ang pagkalkula sa Excel.
Mga konklusyon:
Pakitandaan na ang pag-init ng hangin ay nangangailangan ng higit sa dalawang beses na mas maraming enerhiya kaysa sa pagpainit ng parehong masa ng bakal.
Ang pag-init ng tubig ay nagkakahalaga ng dalawang beses na mas maraming enerhiya kaysa sa pagpainit ng yelo. Ang proseso ng pagtunaw ay kumonsumo ng maraming beses na mas maraming enerhiya kaysa sa proseso ng pag-init (sa isang maliit na pagkakaiba sa temperatura).
Ang pag-init ng tubig ay nangangailangan ng sampung beses na mas thermal energy kaysa sa pagpainit ng bakal at apat na beses na higit pa kaysa sa pagpainit ng hangin.
Para sa tumatanggap impormasyon tungkol sa pagpapalabas ng mga bagong artikulo at para sa pag-download ng mga gumaganang file ng program Hinihiling ko sa iyo na mag-subscribe sa mga anunsyo sa window na matatagpuan sa dulo ng artikulo o sa window sa tuktok ng pahina.
Matapos ipasok ang iyong address Email at pag-click sa pindutang "Tumanggap ng mga anunsyo ng artikulo". HUWAG KALIMUTAN KUMPIRMAHIN SUBSCRIPTION sa pamamagitan ng pag-click sa link sa isang liham na agad na darating sa iyo sa tinukoy na email address (minsan sa folder « Spam » )!
Naalala namin ang mga konsepto ng "dami ng init" at "thermal power", sinuri ang mga pangunahing formula ng paglipat ng init, at sinuri ang isang praktikal na halimbawa. Sana ay simple, malinaw at kawili-wili ang aking wika.
Naghihintay ako ng mga tanong at komento sa artikulo!
nagmamakaawa ako PAGGALANG file ng pag-download ng gawa ng may-akda PAGKATAPOS MAGSUBSCRIBE para sa mga anunsyo ng artikulo.
Ang pagdaan sa isang transparent na kapaligiran nang hindi pinainit ito, naabot nila ibabaw ng lupa, painitin ito, at mula rito ang hangin ay kasunod na pinainit.
Ang antas ng pag-init ng ibabaw, at samakatuwid ang hangin, ay nakasalalay, una sa lahat, sa latitude ng lugar.
Ngunit sa bawat tiyak na punto ito (t o) ay matutukoy din ng maraming salik, kung saan ang mga pangunahing ay:
A: altitude sa itaas ng antas ng dagat;
B: pinagbabatayan na ibabaw;
B: distansya mula sa mga baybayin ng karagatan at dagat.
A – Dahil ang pag-init ng hangin ay nangyayari mula sa ibabaw ng lupa, mas mababa ang ganap na altitude ng lugar, mas mataas ang temperatura ng hangin (sa isang latitude). Sa mga kondisyon ng hangin na hindi puspos ng singaw ng tubig, ang isang pattern ay sinusunod: para sa bawat 100 metro ng altitude, ang temperatura (t o) ay bumababa ng 0.6 o C.
B - Mga katangian ng husay ng ibabaw.
B 1 - Iba't ibang kulay at istraktura ang sumisipsip at sumasalamin sa sinag ng araw sa iba't ibang paraan. Ang pinakamataas na reflectivity ay katangian ng snow at yelo, ang pinakamababa para sa madilim na kulay na mga lupa at bato.
Pag-iilaw ng Earth sa pamamagitan ng sinag ng araw sa mga araw ng solstices at equinox.
B 2 - iba't ibang mga ibabaw ay may iba't ibang kapasidad ng init at paglipat ng init. Kaya, ang masa ng tubig ng World Ocean, na sumasakop sa 2/3 ng ibabaw ng Earth, ay umiinit nang napakabagal at napakabagal na lumalamig dahil sa mataas na kapasidad ng init nito. Mabilis na uminit ang lupa at mabilis na lumalamig, ibig sabihin, upang mapainit ang 1 m2 ng lupa at 1 m2 ng ibabaw ng tubig sa parehong temperatura, dapat gumamit ng iba't ibang halaga ng enerhiya.
B – mula sa mga baybayin hanggang sa loob ng mga kontinente, bumababa ang dami ng singaw ng tubig sa hangin. Kung mas malinaw ang kapaligiran, mas kaunting sikat ng araw ang nakakalat dito, at ang lahat ng sinag ng araw ay umaabot sa ibabaw ng Earth. Kung mayroong isang malaking halaga ng singaw ng tubig sa hangin, ang mga patak ng tubig ay sumasalamin, nakakalat, sumisipsip ng mga solar ray at hindi lahat ng mga ito ay umabot sa ibabaw ng planeta, bumababa ang pag-init nito.
Ang pinakamataas na temperatura ng hangin ay naitala sa mga tropikal na disyerto na lugar. Sa mga gitnang rehiyon ng Sahara, halos 4 na buwan ang temperatura ng hangin sa lilim ay higit sa 40 o C. Kasabay nito, sa ekwador, kung saan ang anggulo ng saklaw ng sinag ng araw ay pinakamalaki, ang temperatura ay hindi lumampas sa +26 o C.
Sa kabilang banda, ang Earth, bilang isang pinainit na katawan, ay nagpapalabas ng enerhiya sa espasyo pangunahin sa long-wave infrared spectrum. Kung ang ibabaw ng lupa ay natatakpan ng isang "kumot" ng mga ulap, kung gayon hindi lahat ng infrared ray ay umalis sa planeta, dahil ang mga ulap ay naantala ang mga ito, na sumasalamin sa kanila pabalik sa ibabaw ng lupa.
Sa isang maaliwalas na kalangitan, kapag may kaunting singaw ng tubig sa atmospera, ang mga infrared ray na ibinubuga ng planeta ay malayang napupunta sa kalawakan, at ang ibabaw ng lupa ay lumalamig, na lumalamig at sa gayon ay nagpapababa ng temperatura ng hangin.
Panitikan
- Zubaschenko E.M. Pangrehiyong pisikal na heograpiya. Mga klima sa daigdig: tulong sa pagtuturo. Bahagi 1. / E.M. Zubaschenko, V.I. Shmykov, A.Ya. Nemykin, N.V. Polyakova. – Voronezh: VSPU, 2007. – 183 p.
Ang pagsasaliksik na isinagawa sa pagliko ng 1940s-1950s ay naging posible na bumuo ng isang bilang ng mga aerodynamic at teknolohikal na solusyon na nagsisiguro ng ligtas na pagsira ng sound barrier kahit na ng produksyon ng sasakyang panghimpapawid. Pagkatapos ay tila na ang pagsakop sa sound barrier ay lumikha ng walang limitasyong mga posibilidad para sa karagdagang pagtaas ng bilis ng paglipad. Sa loob lamang ng ilang taon, humigit-kumulang 30 uri ng supersonic na sasakyang panghimpapawid ang pinalipad, kung saan ang malaking bilang ay inilagay sa mass production.
Ang iba't ibang mga solusyon na ginamit ay humantong sa katotohanan na maraming mga problema na nauugnay sa mga flight sa mataas na supersonic na bilis ay komprehensibong pinag-aralan at nalutas. Gayunpaman, ang mga bagong problema ay nakatagpo, mas kumplikado kaysa sa sound barrier. Ang mga ito ay sanhi ng pag-init ng istraktura ng sasakyang panghimpapawid kapag lumilipad sa mataas na bilis sa mga siksik na layer ng atmospera. Ang bagong balakid na ito ay dating tinatawag na thermal barrier. Hindi tulad ng sound barrier, ang bagong barrier ay hindi mailalarawan bilang pare-pareho, katulad ng bilis ng tunog, dahil depende ito sa mga parameter ng flight (bilis at altitude) at sa disenyo ng airframe (mga solusyon sa disenyo at materyales na ginamit), at sa sasakyang panghimpapawid. kagamitan (air conditioning, mga sistema ng paglamig, atbp.). P.). Kaya, ang konsepto ng "thermal barrier" ay kinabibilangan hindi lamang ang problema ng mapanganib na pag-init ng istraktura, kundi pati na rin ang mga isyu tulad ng paglipat ng init, mga katangian ng lakas ng mga materyales, mga prinsipyo ng disenyo, air conditioning, atbp.
Ang pag-init ng isang sasakyang panghimpapawid sa paglipad ay nangyayari pangunahin sa dalawang dahilan: mula sa aerodynamic braking ng daloy ng hangin at mula sa pagbuo ng init mula sa propulsion system. Ang parehong mga phenomena na ito ay bumubuo sa proseso ng pakikipag-ugnayan sa pagitan ng daluyan (hangin, mga gas na tambutso) at isang naka-streamline na solidong katawan (eroplano, makina). Ang pangalawang kababalaghan ay tipikal para sa lahat ng sasakyang panghimpapawid, at ito ay nauugnay sa isang pagtaas sa temperatura ng mga elemento ng istruktura ng engine na tumatanggap ng init mula sa naka-compress na hangin sa compressor, pati na rin mula sa mga produkto ng pagkasunog sa silid at tambutso. Kapag lumilipad sa mataas na bilis, ang panloob na pag-init ng sasakyang panghimpapawid ay nangyayari rin mula sa hangin na na-decelerate sa air channel sa harap ng compressor. Kapag lumilipad sa mababang bilis, ang hangin na dumadaan sa makina ay may medyo mababang temperatura, bilang isang resulta kung saan ang mapanganib na pag-init ng mga elemento ng istruktura ng airframe ay hindi nangyayari. Sa mataas na bilis ng paglipad, ang paglilimita sa pag-init ng istraktura ng airframe mula sa mga maiinit na elemento ng makina ay tinitiyak sa pamamagitan ng karagdagang paglamig na may mababang temperaturang hangin. Karaniwan, ang hangin ay inaalis mula sa air intake gamit ang isang boundary layer guide, pati na rin ang hangin na nakuha mula sa atmospera gamit ang mga karagdagang intake na matatagpuan sa ibabaw ng engine nacelle. Sa mga dual-circuit engine, ang hangin mula sa panlabas (malamig) na circuit ay ginagamit din para sa paglamig.
Kaya, ang antas ng thermal barrier para sa supersonic na sasakyang panghimpapawid ay tinutukoy ng panlabas na aerodynamic heating. Ang intensity ng pag-init ng ibabaw na pinalipad sa paligid ng daloy ng hangin ay depende sa bilis ng paglipad. Sa mababang bilis ang pag-init na ito ay napakaliit na ang pagtaas ng temperatura ay maaaring balewalain. Sa mataas na bilis, ang daloy ng hangin ay may mataas na kinetic energy, at samakatuwid ang pagtaas ng temperatura ay maaaring maging makabuluhan. Nalalapat din ito sa temperatura sa loob ng sasakyang panghimpapawid, dahil ang mataas na bilis ng daloy, bumagal sa air intake at naka-compress sa engine compressor, ay nakakakuha ng napakataas na temperatura na hindi nito kayang alisin ang init mula sa mainit na bahagi ng makina.
Ang pagtaas sa temperatura ng balat ng sasakyang panghimpapawid bilang resulta ng aerodynamic heating ay sanhi ng lagkit ng hangin na dumadaloy sa paligid ng sasakyang panghimpapawid, pati na rin ang compression nito sa mga frontal surface. Dahil sa pagkawala ng bilis ng mga particle ng hangin sa boundary layer bilang resulta ng viscous friction, tumataas ang temperatura ng buong nilipad na ibabaw ng sasakyang panghimpapawid. Bilang resulta ng air compression, ang temperatura ay tumataas, gayunpaman, sa lokal lamang (pangunahin ang ilong ng fuselage, windshield ng sabungan, at lalo na ang mga nangungunang gilid ng pakpak at empennage ay apektado nito), ngunit mas madalas itong umabot. mga halaga na hindi ligtas para sa istraktura. Sa kasong ito, sa ilang mga lugar mayroong halos direktang banggaan ng daloy ng hangin sa ibabaw at kumpletong dynamic na pagpepreno. Alinsunod sa prinsipyo ng konserbasyon ng enerhiya, ang lahat ng kinetic energy ng daloy ay na-convert sa init at presyon ng enerhiya. Ang kaukulang pagtaas ng temperatura ay direktang proporsyonal sa parisukat ng bilis ng daloy bago magpreno (o, nang hindi isinasaalang-alang ang hangin, ang parisukat ng bilis ng sasakyang panghimpapawid) at inversely proporsyonal sa taas ng paglipad.
Theoretically, kung ang daloy ay matatag, ang panahon ay kalmado at walang ulap, at walang init na paglipat sa pamamagitan ng radiation, kung gayon ang init ay hindi tumagos sa istraktura, at ang temperatura ng balat ay malapit sa tinatawag na adiabatic na temperatura ng pagwawalang-kilos. Ang pagdepende nito sa numero ng Mach (bilis ng paglipad at taas) ay ibinibigay sa Talahanayan. 4.
Sa ilalim ng aktwal na mga kondisyon, ang pagtaas sa temperatura ng balat ng sasakyang panghimpapawid dahil sa aerodynamic na pag-init, ibig sabihin, ang pagkakaiba sa pagitan ng temperatura ng pagwawalang-kilos at temperatura ng kapaligiran, ay medyo mas maliit dahil sa pagpapalitan ng init sa kapaligiran (sa pamamagitan ng radiation), katabing mga elemento ng istruktura, at iba pa. Bilang karagdagan, ang kumpletong pagbabawas ng bilis ng daloy ay nangyayari lamang sa tinatawag na mga kritikal na punto na matatagpuan sa mga nakausli na bahagi ng sasakyang panghimpapawid, at ang daloy ng init sa balat ay nakasalalay din sa likas na katangian ng layer ng hangganan ng hangin (ito ay mas matindi para sa isang magulong boundary layer). Ang isang makabuluhang pagbaba sa temperatura ay nangyayari din kapag lumilipad sa mga ulap, lalo na kapag naglalaman ang mga ito ng mga patak ng tubig na napakalamig at mga kristal ng yelo. Para sa naturang mga kondisyon ng paglipad, ipinapalagay na ang pagbawas sa temperatura ng balat sa kritikal na punto kumpara sa teoretikal na temperatura ng pagwawalang-kilos ay maaaring umabot ng kahit na 20-40%.
Talahanayan 4. Pagdepende sa temperatura ng balat sa numero ng Mach
Gayunpaman, ang pangkalahatang pag-init ng isang sasakyang panghimpapawid na lumilipad sa supersonic na bilis (lalo na sa mababang altitude) ay kung minsan ay napakataas na ang pagtaas sa temperatura ng mga indibidwal na elemento ng airframe at kagamitan ay humahantong sa kanilang pagkasira o, sa pinakamababa, sa kailangang baguhin ang flight mode. Halimbawa, sa panahon ng pag-aaral ng XB-70A na sasakyang panghimpapawid sa mga flight sa taas na higit sa 21,000 m sa bilis na M = 3, ang temperatura ng mga gilid ng pasukan ng air intake at ang nangungunang mga gilid ng pakpak ay 580-605 K , at ang natitirang bahagi ng balat ay 470-500 K. Mga kahihinatnan ng pagtaas ng temperatura ng mga elemento ng istruktura ng sasakyang panghimpapawid Ang ganitong malalaking halaga ay maaaring lubos na pahalagahan kung isasaalang-alang natin ang katotohanan na nasa temperatura na ng halos 370 K, organikong salamin, na malawakang ginagamit para sa mga glazing cabin, lumalambot, kumukulo ng gasolina, at nawawalan ng lakas ang ordinaryong pandikit. Sa 400 K, ang lakas ng duralumin ay makabuluhang nabawasan, sa 500 K, ang kemikal na agnas ng gumaganang likido sa hydraulic system at pagkasira ng mga seal ay nangyayari, sa 800 K, ang mga haluang metal ng titanium ay nawawala ang mga kinakailangang mekanikal na katangian, sa mga temperatura sa itaas 900 K, natutunaw ang aluminyo at magnesiyo, at lumalambot ang bakal. Ang pagtaas ng temperatura ay humahantong din sa pagkasira ng mga coatings, kung saan ang anodizing at chrome plating ay maaaring gamitin hanggang 570 K, nickel plating hanggang 650 K, at silver plating hanggang 720 K.
Matapos ang paglitaw ng bagong balakid na ito sa pagtaas ng bilis ng paglipad, sinimulan ng pananaliksik na alisin o pagaanin ang mga kahihinatnan nito. Ang mga pamamaraan para sa pagprotekta sa isang sasakyang panghimpapawid mula sa mga epekto ng aerodynamic heating ay tinutukoy ng mga salik na pumipigil sa pagtaas ng temperatura. Bilang karagdagan sa altitude ng paglipad at mga kondisyon ng atmospera, ang antas ng pag-init ng sasakyang panghimpapawid ay makabuluhang apektado ng:
– koepisyent ng thermal conductivity ng sheathing material;
– ang laki ng ibabaw (lalo na ang frontal surface) ng sasakyang panghimpapawid; -oras ng paglipad.
Sinusunod nito na ang pinakasimpleng paraan upang bawasan ang pag-init ng isang istraktura ay upang taasan ang altitude ng flight at limitahan ang tagal nito sa pinakamababa. Ang mga pamamaraang ito ay ginamit sa unang supersonic na sasakyang panghimpapawid (lalo na sa mga eksperimentong). Dahil sa medyo mataas na thermal conductivity at kapasidad ng init ng mga materyales na ginamit para sa paggawa ng mga thermally stressed na elemento ng istraktura ng sasakyang panghimpapawid, mula sa sandaling ang sasakyang panghimpapawid ay umabot sa mataas na bilis hanggang sa sandaling ang mga indibidwal na elemento ng istruktura ay uminit hanggang sa kinakalkula na temperatura ng kritikal. point, ito ay karaniwang tumatagal ng medyo mahabang panahon. malaking oras. Sa mga flight na tumatagal ng ilang minuto (kahit sa mababang altitude), hindi naaabot ang mapanirang temperatura. Ang paglipad sa matataas na lugar ay nangyayari sa mga kondisyon ng mababang temperatura (mga 250 K) at mababang density ng hangin. Bilang resulta, ang dami ng init na ibinibigay ng daloy sa mga ibabaw ng sasakyang panghimpapawid ay maliit, at mas tumatagal ang pagpapalitan ng init, na makabuluhang nagpapagaan sa kalubhaan ng problema. Ang isang katulad na resulta ay nakuha sa pamamagitan ng paglilimita sa bilis ng isang sasakyang panghimpapawid sa mababang altitude. Halimbawa, kapag lumilipad sa lupa sa bilis na 1600 km/h, ang lakas ng duralumin ay bumababa lamang ng 2%, at ang pagtaas ng bilis sa 2400 km/h ay humahantong sa pagbaba ng lakas nito ng hanggang 75% kumpara. sa orihinal na halaga.
kanin. 1.14. Pamamahagi ng temperatura sa air duct at sa makina ng sasakyang panghimpapawid ng Concorde sa panahon ng paglipad na may M = 2.2 (a) at pamamahagi ng temperatura ng balat ng XB-70A na sasakyang panghimpapawid sa panahon ng paglipad sa patuloy na bilis na 3200 km/h (b).
Gayunpaman, ang pangangailangang tiyakin ang ligtas na mga kondisyon sa pagpapatakbo sa buong hanay ng mga ginamit na bilis ng paglipad at mga altitude ay nagtutulak sa mga taga-disenyo na maghanap ng naaangkop na mga teknikal na paraan. Dahil ang pag-init ng mga elemento ng istruktura ng sasakyang panghimpapawid ay nagdudulot ng pagbawas sa mga mekanikal na katangian ng mga materyales, ang paglitaw ng mga thermal stress sa istraktura, pati na rin ang pagkasira ng mga kondisyon ng pagtatrabaho para sa mga tripulante at kagamitan, ang mga teknikal na paraan na ginagamit sa umiiral na pagsasanay ay maaaring nahahati sa tatlo mga pangkat. Alinsunod dito, kasama sa mga ito ang paggamit ng 1) mga materyales na lumalaban sa init, 2) mga solusyon sa disenyo na nagbibigay ng kinakailangang thermal insulation at pinahihintulutang pagpapapangit ng mga bahagi, pati na rin ang 3) mga sistema ng paglamig para sa flight deck at mga compartment ng kagamitan.
Sa sasakyang panghimpapawid na may pinakamataas na bilis ng M = 2.0-1-2.2, ang mga aluminyo na haluang metal (duralumin) ay malawakang ginagamit, na kung saan ay nailalarawan sa pamamagitan ng medyo mataas na lakas, mababang density at pagpapanatili ng mga katangian ng lakas na may bahagyang pagtaas sa temperatura. Ang mga dural sheet ay kadalasang dinadagdagan ng bakal o titanium alloys, kung saan ang mga bahagi ng airframe na napapailalim sa pinakamalaking mekanikal o thermal load ay ginawa. Ang mga haluang metal ng titanium ay natagpuang aplikasyon na sa unang kalahati ng 50s, sa simula sa isang napakaliit na sukat (ngayon ang mga bahagi na ginawa mula sa kanila ay maaaring umabot ng hanggang 30% ng bigat ng airframe). Sa pang-eksperimentong sasakyang panghimpapawid na may M ~ 3, kinakailangan na gumamit ng mga haluang metal na lumalaban sa init bilang pangunahing materyal sa istruktura. Ang mga naturang bakal ay nagpapanatili ng magagandang mekanikal na katangian sa mataas na temperatura na karaniwan para sa mga flight na may hypersonic na bilis, ngunit ang kanilang mga disadvantages ay mataas na gastos at mataas na density. Ang mga pagkukulang na ito sa isang tiyak na kahulugan ay naglilimita sa pagbuo ng high-speed na sasakyang panghimpapawid, kaya ang pananaliksik ay isinasagawa din sa iba pang mga materyales.
Noong 70s, ang mga unang eksperimento ay isinagawa gamit ang beryllium sa pagtatayo ng sasakyang panghimpapawid, pati na rin ang mga composite na materyales batay sa boron o carbon fibers. Ang mga materyales na ito ay mahal pa rin, ngunit sa parehong oras sila ay nailalarawan sa pamamagitan ng mababang density, mataas na lakas at katigasan, pati na rin ang makabuluhang paglaban sa init. Ang mga halimbawa ng mga partikular na aplikasyon ng mga materyales na ito sa pagtatayo ng airframe ay ibinibigay sa mga indibidwal na paglalarawan ng sasakyang panghimpapawid.
Ang isa pang kadahilanan na makabuluhang nakakaapekto sa pagganap ng isang pinainit na istraktura ng sasakyang panghimpapawid ay ang epekto ng tinatawag na mga thermal stress. Lumilitaw ang mga ito bilang resulta ng mga pagkakaiba sa temperatura sa pagitan ng panlabas at panloob na mga ibabaw ng mga elemento, at lalo na sa pagitan ng balat at panloob na mga elemento ng istruktura ng sasakyang panghimpapawid. Ang pag-init ng ibabaw ng airframe ay humahantong sa pagpapapangit ng mga elemento nito. Halimbawa, maaaring mangyari ang warping ng balat ng pakpak, na hahantong sa pagbabago sa mga katangian ng aerodynamic. Samakatuwid, maraming mga sasakyang panghimpapawid ang gumagamit ng soldered (minsan nakadikit) na multilayer na balat, na kung saan ay nailalarawan sa pamamagitan ng mataas na tigas at mahusay na mga katangian ng insulating, o mga panloob na elemento ng istruktura na may naaangkop na mga joint ng pagpapalawak ay ginagamit (halimbawa, sa F-105 na sasakyang panghimpapawid, ang mga spar wall ay ginawa. ng corrugated sheet). Mayroon ding mga kilalang eksperimento sa pagpapalamig ng pakpak gamit ang gasolina (halimbawa, sa X-15 na sasakyang panghimpapawid) na dumadaloy sa ilalim ng balat sa daan mula sa tangke patungo sa mga nozzle ng combustion chamber. Gayunpaman, sa mataas na temperatura ang gasolina ay karaniwang sumasailalim sa coking, kaya ang mga naturang eksperimento ay maaaring ituring na hindi matagumpay.
Kasalukuyang pinag-aaralan ang iba't ibang pamamaraan, kabilang ang paggamit ng isang insulating layer ng refractory materials sa pamamagitan ng plasma spraying. Ang iba pang mga pamamaraan na itinuturing na promising ay hindi nakahanap ng aplikasyon. Kabilang sa iba pang mga bagay, iminungkahi na gumamit ng isang "proteksiyon na layer" na nilikha sa pamamagitan ng pag-ihip ng gas sa balat, "pawis" na paglamig sa pamamagitan ng pagbibigay ng likido na may mataas na temperatura ng pagsingaw sa ibabaw sa pamamagitan ng porous na balat, at paglamig na nilikha ng pagkatunaw at pagdadala. malayo sa bahagi ng balat (ablative materials).
Medyo tiyak at sa parehong oras napaka mahalagang gawain ay upang mapanatili ang naaangkop na temperatura sa sabungan at mga compartment ng kagamitan (lalo na ang electronics), pati na rin ang temperatura ng mga sistema ng gasolina at haydroliko. Sa kasalukuyan, ang problemang ito ay nalulutas sa pamamagitan ng paggamit ng mataas na pagganap ng air conditioning, pagpapalamig at mga sistema ng pagpapalamig, epektibong thermal insulation, paggamit ng mga hydraulic fluid na may mataas na temperatura ng pagsingaw, atbp.
Ang mga problemang nauugnay sa thermal barrier ay dapat na matugunan nang komprehensibo. Anumang pag-unlad sa lugar na ito ay gumagalaw sa hadlang para sa ganitong uri ng sasakyang panghimpapawid patungo sa mas mataas na bilis ng paglipad, nang hindi ito ibinubukod. Gayunpaman, ang pagnanais para sa mas malaking bilis ay humahantong sa paglikha ng mas kumplikadong mga istraktura at kagamitan na nangangailangan ng paggamit ng mas mataas na kalidad na mga materyales. Malaki ang epekto nito sa timbang, presyo ng pagbili at mga gastos sa pagpapatakbo at pagpapanatili ng sasakyang panghimpapawid.
Mula sa mga ibinigay sa talahanayan. 2 data mula sa fighter aircraft ay nagpapakita na sa karamihan ng mga kaso ang isang maximum na bilis ng 2200-2600 km / h ay itinuturing na makatwiran. Sa ilang mga kaso lamang pinaniniwalaan na ang bilis ng isang sasakyang panghimpapawid ay dapat lumampas sa M ~ 3. Ang mga sasakyang panghimpapawid na may kakayahang umabot sa gayong mga bilis ay kinabibilangan ng eksperimentong sasakyang panghimpapawid X-2, XB-70A at T. 188, reconnaissance SR-71, at gayundin ang E- 266 sasakyang panghimpapawid.
1* Ang pagpapalamig ay ang sapilitang paglipat ng init mula sa isang malamig na pinagmumulan patungo sa isang kapaligirang may mataas na temperatura habang artipisyal na sinasalungat ang natural na direksyon ng paggalaw ng init (mula sa isang mainit na katawan patungo sa isang malamig na katawan kapag naganap ang proseso ng paglamig). Ang pinakasimpleng refrigerator ay isang refrigerator sa bahay.
