高速燃气喷射管道表面自然对流散热分析

将热阻比拟为等效电阻,采用有限体积元法对超音速燃气喷射管道传热及表面自然对流散热进行数值计算,得到喷射管壁温度分布和表面不同自然对流散热及参数变化对壁温的影响。由于管两端自然对流散热作用,管中部温度高于两端;随着表面自然对流换热增强管壁温度逐渐降低;选用不同材质时,随材质导热系数增大管内外壁温差线性增大。

燃气管道传热特性数值研究

为了研究高温燃气管道管壁的传热特性,利用有限差分法对管壁进行二维数值研究。采用不同的换热边界条件和管壁材料(分别为铜、钢、哈氏合金3种材料)进行计算对比,获得管壁温度随时间变化规律及管壁传热特性。结果表明:高温燃气通道在高温燃烧之后,燃烧室内的热量从内壁面到外壁面,随时间层层向外传递;不同的管壁材料,传热过程区别也很大,管壁材料的导热系数越大,传热速率越快,管的外壁面越容易达到稳定状态;燃气通道管壁的传热情况受到外界与壁面之间的对流换热系数的影响,管外对流介质与管壁的对流换热系数越大,它们之间的传热效率越高,有利于管壁冷却,管壁温度达到平衡状态需要的时间越长,最终外壁面平衡温度随着对流换热系数的增大而降低;连续性高温燃气流通过程,在燃气管道管内壁面上产生较为稳定边界条件,管壁持续承受高强度热量,采取有效冷却措施来延长管道的使用寿命。通过传热分析,采用有效的冷却循环系统来提高高温燃气的利用率和余热的回收。