Другие журналы
Сетевое издание Аэрокосмический научный журнал

Издатель ФГБОУ ВПО "МГТУ им. Н.Э. Баумана". Эл. № ФС 77-61858. ISSN 2413-0982

Массогабаритная оптимизация теплообменных аппаратов аэрокосмических силовых установок

Аэрокосмический научный журнал # 05, сентябрь 2015
DOI: 10.7463/aersp.0515.0823574
Файл статьи: Aersp_Sep2015_001to011.pdf (1001.39Кб)
авторы: Клюквин А. Д.1,*, Куникеев Б. А.1

УДК 536.24

1 МГТУ им. Н.Э. Баумана, Москва, Россия

В данной работе предложен алгоритм оптимизации массогабаритных параметров теплообменных аппаратов (ТА), позволяющий учесть не только размеры и массу матрицы, но и массы и размеры патрубков и корпуса ТА.
Особенность предложенного алгоритма заключается в рассмотрении в ходе оптимизационных расчетов не матрицы ТА, а упрощенной модели теплообменного аппарата (матрица, корпус и патрубки) в сборе. При этом в качестве дополнительных параметров задаются толщины стенок патрубков и корпуса, форма и расположение патрубков, схема течения теплоносителей. Оптимизация углов раскрытия патрубков и вопрос наличия в них разделительных перегородок выполняется одновременно с теплогидравлическим расчетом и оценкой массогабаритных параметров ТА в целом.
На примере расчета простейшего воздухо-воздушного рекуперативного теплообменного аппарата с перекрестной (одноходовой) схемой течения теплоносителей и пластинчато-ребристыми теплообменными поверхностями с короткими пластинчатыми ребрами (ПлР1 – ПлР12) проведено сравнение различных методик массогабаритной оптимизации теплообменных аппаратов.
Показано, что методики и алгоритмы, использующие естественные (габаритные размеры, площадь теплообмена, масса) или производные (коэффициент кубичности) характеристики матрицы теплообменного аппарата в качестве оптимизационных критериев вариантных расчетов, позволяют получить лишь весьма приблизительную оценку массогабаритных свойств теплообменного аппарата в целом. Их применение может приводить к выбору неоптимальной (по массе и размерам) модели теплообменного аппарата, что при использовании в авиационной и ракетно-космической технике приводит к дополнительному увеличению массы летательного аппарата.
Использование предложенной методики позволяет более точно (в сравнении с методами, основанными на оценке параметров матрицы) оценить массогабаритные характеристики проектируемого теплообменного аппарата, так как в расчете в явном виде фигурируют параметры патрубков и стенок корпуса, на чью долю может приходиться более половины массы теплообменного аппарата.

Список литературы
1.Кейс В.М., Лондон А.Л. Компактные теплообменники. Пер. с англ. М.: Энергия, 1967. 224 с.
2.Иванов В.Л., Леонтьев А.И., Манушин Э.А., Осипов М.И. Теплообменные аппараты и системы охлаждения газотурбинных и комбинированных установок / под ред. А.И. Леонтьева. М.: Изд-во МГТУ, 2003. 592 с.
3.Егоров К.С. Экспериментальное исследование характеристик пластинчато-ребристых высококомпатных поверхностей теплообмена. // Труды МАИ. Электрон. журн. 2012. № 52. 8 c. Режим доступа: http://www.mai.ru/publications/index.php?ID=29545 (дата обращения: 18.10.2015).
4.Егоров К.С., Щеголев Н.Л. Исследование характеристик высококомпактных пластинчато-ребристых поверхностей теплообмена со смещенным ребром // Наука и образование. МГТУ им. Н.Э. Баумана. Электрон. журн. 2012. №6. С.351-362. DOI: 10.7463/0612.04317885.Афанасьев В.Н., Бурцев С.А., Егоров К.С., Кулагин А.Ю. Цилиндр в пограничном слое плоской пластины // Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Машиностроение. 2011. №2. С. 3 – 22.
6.Клюквин А.Д. Верификация численного расчета параметров ламинарного пограничного слоя // Молодежный научно-технический вестник. МГТУ им. Н.Э. Баумана. Электрон. журн. 2015. №4. Режим доступа: http://sntbul.bmstu.ru/doc/775027.html (дата обращения: 18.10.2015).
7.Арбеков А.Н., Бурцев С.А. Исследование цикла замкнутой газотурбинной тригенерационной установки параллельной схемы // Тепловые процессы в технике. 2012. Т. 4, №7. С. 326-331.
8.Арбеков А.Н., Бурцев С.А. Исследование цикла замкнутой газотурбинной тригенерационной установки последовательной схемы // Наука и образование. МГТУ им. Н.Э. Баумана. Электрон. журн. 2012. № 3. Режим доступа: http://technomag.bmstu.ru/doc/359008.html (дата обращения 18.02.2015).
9.Бурцев С.А., Самойлов М.Ю., Симаков М.В. Анализ экологических аспектов применения перспективных схем силовых установок ближне- и среднемагистральных самолетов // Безопасность в техносфере. 2015. Т. 4, №2. С. 67-72. DOI: 10.12737/1133510.Перескоков Е.В. Оптимизация геометрии компактных теплообменных аппаратов с использованием пакета CATIA // Молодежный научно-технический вестник. МГТУ им. Н.Э. Баумана. Электрон. журн. 2013. №2. Режим доступа: http://sntbul.bmstu.ru/doc/544397.html (дата обращения: 18.10.2015).
11.Варгафтик Н.Б. Справочник по теплофизическим свойствам газов и жидкостей. М.: Наука, 1972. 720 с.
12.Бурцев С.А., Кочуров Д.С., Щеголев Н.Л. Исследование влияния доли гелия на значение критерия Прандтля газовых смесей // Наука и образование. МГТУ им. Н.Э. Баумана. Электрон. журн. 2014. №5. С.314-329. DOI: 10.7463/0514.0710811.13. Идельчик И.Е. Справочник по гидравлическим сопротивлениям. М.: Машиностроение, 1975. 599 с.
Поделиться:
 
ПОИСК
 
elibrary crossref neicon rusycon
 
ЮБИЛЕИ
ФОТОРЕПОРТАЖИ
 
СОБЫТИЯ
 
НОВОСТНАЯ ЛЕНТА



Авторы
Пресс-релизы
Библиотека
Конференции
Выставки
О проекте
Rambler's Top100
Телефон: +7 (915) 336-07-65 (строго: среда; пятница c 11-00 до 17-00)
  RSS
© 2003-2017 «Аэрокосмический научный журнал» Тел.: +7 (915) 336-07-65 (строго: среда; пятница c 11-00 до 17-00)