Issiq havo. §33. Havoni isitish va uning harorati Havoning isitilishini nima aniqlaydi

  - shamollatish tizimlarida, konditsioner tizimlarida, shuningdek, quritish zavodlarida havoni isitish uchun ishlatiladigan qurilmalar.

Issiqlik tashuvchisi turiga ko'ra, isitgichlar olov, suv, bug 'va elektr bo'lishi mumkin .

Hozirgi kunda eng katta tarqatish suv va bug 'isitgichlari bo'lib, ular silliq naycha va qovurg'alarga bo'linadi; ikkinchisi, o'z navbatida, lamellar va spiral-yaralarga bo'linadi.

Bir tomonlama va ko'p tomonlama isitgichlar mavjud. Bir o'tkazgichda sovutish moslamasi naychalar bo'ylab bir yo'nalishda siljiydi va ko'p o'tkazishda kollektor qopqog'ida bo'laklar mavjudligi sababli harakat yo'nalishini bir necha marta o'zgartiradi (XII.1-rasm).

Isitgichlar ikkita modelni bajaradilar: o'rta (C) va katta (B).

Havoni isitish uchun issiqlik sarfi quyidagi formulalar bilan aniqlanadi:

qayerda Q "- havoni isitish uchun issiqlik iste'moli, kJ / soat (kkal / soat); Q- bir xil, Vt; 0.278 - kondansatkich kJ / s Vt ga; G- qizdirilgan havoning massasi, kg / soat, Lp ga teng [bu erda L- isitiladigan havoning hajmli miqdori, m 3 / soat; p - havo zichligi (haroratda) t K)kg / m 3]; bilan- 1 kJ / (kg-K) ga teng havoning o'ziga xos issiqligi; t dan - isitgichdan keyin havo harorati, ° C; t n- isitgichgacha havo harorati, ° C.

Isitishning birinchi bosqichidagi isitgichlar uchun tn harorati tashqi havo haroratiga teng.

Ortiqcha namlik, issiqlik va gazlarning maksimal ruxsat etilgan kontsentratsiyasi 100 mg / m3 dan yuqori bo'lgan gazlarga qarshi kurashish uchun mo'ljallangan umumiy almashinadigan ventilyatsiyani loyihalashda tashqi havo harorati hisoblangan shamollatish haroratiga (A kategoriyasining iqlim parametrlariga) teng deb qabul qilinadi. Maksimal ruxsat etilgan kontsentratsiyasi 100 mg / m3 dan kam bo'lgan gazlar bilan ishlash uchun mo'ljallangan umumiy shamollatish tizimini loyihalashda, shuningdek, mahalliy assimilyatsiya, ishlov berish qalpoqlari yoki pnevmatik transport tizimlari orqali chiqarilgan havoning o'rnini qoplash uchun toza havo shamollatilishini loyihalashda tashqi havo harorati hisoblangan tashqi muhitga teng deb qabul qilinadi. isitish dizayni uchun harorat tn (B toifasidagi iqlim parametrlari).

Ushbu xonada havo harorati TV ga teng bo'lgan havo ta'minoti xonaga issiqlik ortiqcha bo'lmasligi kerak. Ortiqcha issiqlik mavjud bo'lganda, ta'minot havosi pasaytirilgan haroratda (5-8 ° C ga) etkazib beriladi. Havo harorati 10 ° C dan past bo'lgan xonada, hatto sovuq bo'lishi mumkinligi sababli sezilarli darajada issiq bo'lsa ham, ichish tavsiya etilmaydi. Istisno maxsus anemostatlarni qo'llashdir.

Fk m2 isitgichning zarur isitish yuzasi maydoni quyidagi formula bo'yicha aniqlanadi.

qayerda Q- havoni isitish uchun issiqlik iste'moli, Vt (kkal / soat); Kimga- isitgichning issiqlik uzatish koeffitsienti, Vt / (m 2 -K) [kkal / (h-m 2 - ° S)]; t cf.  - sovutish suvining o'rtacha harorati, 0 C; t o‘rtacha - isitgichdan o'tadigan isitiladigan havoning o'rtacha harorati, ° C, teng (t n + t k) / 2.

Agar bug 'sovutish suvi manbai bo'lib xizmat qilsa, u holda sovutish suvining o'rtacha harorati тав.T. mos keladigan bug 'bosimidagi to'yinganlik haroratiga teng.

Suv harorati uchun tav.T. Issiq va qaytib keladigan suvning arifmetik o'rtacha qiymati sifatida aniqlanadi:

1.1-1.2-ning xavfsizlik koeffitsienti kanallarda havo sovutilishi natijasida issiqlik yo'qotilishini hisobga oladi.

K isitgichlarining issiqlik o'tkazuvchanligi koeffitsienti sovutish suvi turiga, havo isitgichi orqali massaning vp tezligiga, havo isitgichlarining geometrik o'lchamlari va dizayn xususiyatlariga va havo isitgich quvurlari orqali suvning harakatlanish tezligiga bog'liq.

Massa tezligi deganda havo isitgichining yashash qismida 1 s dan 1 m2 gacha bo'lgan havo massasi, kg deyiladi. Massa tezligi vp, kg / (sm2), formulada aniqlanadi

FJ va isitish yuzasi FK asosida, isitgichlarning modeli, markasi va soni tanlanadi. Isitgichni tanlagandan so'ng, havo massasining tezligi ushbu modelning fD havo isitgichining haqiqiy yashash maydoniga qarab belgilanadi:

bu erda A, A 1, n, n 1 va t- isitgichning dizayniga qarab koeffitsientlar va eksponentlar

Havo isitgich naychasidagi suvning tezligi ω, m / s, quyidagi formula bo'yicha aniqlanadi.

bu erda Q "- bu havoni isitish uchun issiqlik iste'moli, kJ / soat (kkal / soat); pv - suvning zichligi 1000 kg / m3 ga teng, sv - suvning o'ziga xos isishi 4,19 kJ / (kg-K); fTP hisoblanadi. Sovutish suvi o'tishi uchun yashash joyining kesishgan maydoni, m2, tg - ta'minot tarmog'idagi issiq suv harorati, ° S; t 0 - qaytib keladigan suv harorati, 0S

Issiqlik moslamalarining issiqlik o'tkazuvchanligi quvurlar sxemasiga ta'sir qiladi. Quvurlarni ulash uchun parallel sxemada issiqlik tashuvchisining faqat bir qismi alohida havo isitgichidan o'tadi va ketma-ket sxemada barcha issiqlik tashuvchisi har bir havo isitgichidan oqadi.

Havo isitgichlarining p, Pa havo o'tishiga qarshiligi quyidagi formula bilan ifodalanadi:

bu erda B va z - bu isitgichning dizayniga bog'liq bo'lgan koeffitsient va eksponent.

Navbatdagi isitgichlarning qarshiligi quyidagicha:

bu erda t - ketma-ket isitgichlarning soni. Hisoblash formulaga muvofiq isitgichlarning issiqlik chiqishini (issiqlik uzatilishini) tekshirish bilan yakunlanadi

bu erda QK - isitgichlarning issiqlik o'tkazuvchanligi, Vt (kkal / soat); QK - bir xil, kJ / soat, 3.6 - kondansatkich Vt ga kJ / s FK - bu turdagi isitgichlarni hisoblash natijasida qabul qilingan isitgichlarning isitish yuzasi maydoni, m2; K - isitgichlarning issiqlik o'tkazuvchanligi koeffitsienti, Vt / (m2-K) [kkal / (h-m2- ° S)]; tav.v - havo isitgichidan o'tadigan isitiladigan havoning o'rtacha harorati, ° S; tav T - sovutish suvining o'rtacha harorati, ° C.

Issiqlik moslamalarini tanlashda, hisoblangan isitish yuzasining maydoni 15 - 20%, havo o'tkazuvchanligi uchun - 10% va suv harakati qarshiligi uchun - 20% olinadi.

Quyosh ko'proq isinganda - u sizning boshingiz ustida turganda yoki pastda?

Quyosh balandroq bo'lganda ko'proq qiziydi. Bu holda quyosh nurlari to'g'ri burchakka yoki to'g'ri burchakka tushadi.

Erning qanday turlarini bilasiz?

Er o'z o'qi atrofida va quyosh atrofida aylanadi.

Nima uchun Yerda kun va tun o'zgarib turadi?

Kecha va kunduzning o'zgarishi Yerning eksenel aylanishining natijasidir.

22 iyun va 22 dekabr kunlari 23,5 ° S parallelliklarda quyosh nuri tushish burchagi qanday farq qilishini aniqlang. w va y. W.; parallelliklarda 66,5 ° c. w va y. w

22-iyun, shimoliy kenglikning 23.50-ga parallel ravishda quyosh nuri tushish burchagi 900 S ga teng - 430. parallel ravishda 66,50 N - 470, 66,50 S - toymasin burchak.

22 dekabrda parallel ravishda quyosh nuri tushish burchagi 23,50 N ni tashkil qiladi 430 S - 900. parallel ravishda 66,50 N - toymasin burchak, 66,50 s.sh. - 470.

Nima uchun eng issiq va eng sovuq oylar iyun va dekabr emasligini, quyosh nurlari er yuzida eng katta va eng kichik burchakka ega bo'lganligi haqida o'ylab ko'ring.

Atmosfera havosi er yuzasidan qiziydi. Shu sababli, iyun oyida er yuzasi qiziydi va iyul oyida harorat maksimal darajaga etadi. Bu qishda ham sodir bo'ladi. Dekabr oyida er yuzasi soviydi. Yanvar oyida havo soviydi.

Aniqlang:

kunlik o'rtacha harorat kuniga to'rt o'lchov bo'yicha: -8 ° S, -4 ° S, + 3 ° S, + 1 ° S.

O'rtacha kunlik harorat -20C.

jadvaldagi ma'lumotlardan foydalangan holda, Moskvaning o'rtacha yillik harorati.

O'rtacha yillik harorat 50C.

110-rasmdagi termometrlarning kundalik harorat amplitudasini aniqlang.

Rasmdagi harorat amplitudasi 180C.

Agar Krasnoyarskda iyulning o'rtacha harorati + 19 ° C, yanvarda -17 ° C bo'lsa, Krasnoyarskda yillik amplituda Sankt-Peterburgga qaraganda necha darajaga ko'payishini aniqlang; Sankt-Peterburgda mos ravishda + 18 ° S va -8 ° S.

Krasnoyarskdagi haroratning amplitudasi 360S.

Sankt-Peterburgdagi haroratning amplitudasi 260C.

Krasnoyarskdagi harorat amplitudasi 100C dan yuqori.

Savollar va topshiriqlar

1. Atmosferadagi havo qanday qiziydi?

Quyosh nurlarini o'tkazganda, ulardan atmosfera deyarli qizib ketmaydi. Er yuzasi qiziydi va o'zi issiqlik manbai bo'ladi. Aynan shu orqali atmosfera havosi isitiladi.

2. Har 100 metrga ko'tarilganda troposferada harorat necha darajaga pasayadi?

Har kilometrga ko'tarilish bilan havo harorati 6 0C ga pasayadi. Bu har 100 m uchun 0,60 degani.

3. Agar parvoz balandligi 7 km bo'lsa va Yer yuzasidagi harorat + 200S bo'lsa, samolyot parvozi ortidagi havo haroratini hisoblang.

7 km ga ko'tarilganda harorat 420 ga tushadi. Bu shundan kelib chiqadiki, harorat -220 bo'ladi.

4. Yozda 2500 m balandlikda tog'larda muzlik bilan uchrashish mumkinmi, agar tog'lar etagida harorat + 250C bo'lsa.

2500 m balandlikda harorat + 100S ni tashkil qiladi. Muzliklar 2500 m balandlikda uchrashmaydi.

5. Kun davomida havo harorati qanday va nima uchun o'zgaradi?

Kun davomida quyosh nurlari er yuzini yoritib, uni isitadi va undan havo qiziydi. Kechalari quyosh energiyasi to'xtaydi va sirt asta-sekin havo bilan soviydi. Peshin paytida quyosh ufqning tepasidadir. Bu vaqtda quyosh energiyasining katta qismi keladi. Biroq, eng yuqori harorat tushdan keyin 2-3 soatdan keyin kuzatiladi, chunki issiqlik yuzasini troposferaga o'tkazish uchun vaqt kerak. Eng past harorat quyosh chiqishidan oldin sodir bo'ladi.

6. Yil davomida er yuzasining isishi farqini nima aniqlaydi?

Yil davomida, xuddi shu hududda, quyosh nurlari turli yo'llar bilan er yuziga tushadi. Nurlarning tarqalish burchagi yanada tik bo'lganda, sirt ko'proq quyosh energiyasini oladi, havo harorati ko'tariladi va yoz keladi. Quyosh nurlari ko'proq egilganda, sirt zaif isiydi. Bu vaqtda havo harorati pasayib, qish keladi. Shimoliy yarim sharda eng issiq oy - iyul, eng sovuq - yanvar. Janubiy yarim sharda, aksincha: yilning eng sovuq oyi - iyul, eng issiq - yanvar.

Ular shaffof atmosferani isitmasdan o'tadilar, ular er yuzasiga etib boradilar, uni isitadilar va undan keyin havo qiziydi.

Sirtni va shuning uchun havoni isitish darajasi, birinchi navbatda, hududning kengligiga bog'liq.

Ammo har bir aniq nuqtada u (t o) bir qator omillar bilan belgilanadi, ular orasida eng asosiylari:

A: balandlik;

B: ostki sirt;

B: okeanlar va dengiz qirg'oqlaridan uzoqlik.

A - Havo er yuzasidan qiziganligi sababli, mintaqaning mutlaq balandligi qancha past bo'lsa, havo harorati shunchalik yuqori (bir kenglikda). Suv bug'lari bilan to'yinmagan havo sharoitida bunday holat kuzatiladi: har 100 metr balandlikka ko'tarilganda harorat (t o) 0,6 o C ga pasayadi.

B - sirtning sifat xususiyatlari.

B 1 - rangi va tuzilishi jihatidan turlicha bo'lib, quyosh nurlarini o'zlashtiradi va aks ettiradi. Maksimal aks ettirish qor va muz uchun xos, quyuq rangli tuproq va tog 'jinslari uchun minimal.

Er va tenglashgan kunlarda Yerni quyosh nuri.

B 2 - turli sirtlar har xil issiqlik sig'imi va issiqlik o'tkazuvchanligiga ega. Shunday qilib, Er yuzining 2/3 qismini egallagan Jahon Okeanining suv massasi juda yuqori issiqlik sig'imi tufayli juda sekin qiziydi va juda sekin soviydi. Er tezda qiziydi va tez soviydi, ya'ni taxminan 1 m 2 erni va 1 m 2 suv yuzasini bir xil darajada qizdirish uchun boshqa energiya sarflash kerak.

In - ichki qirg'oqlardan havoda suv bug'ining miqdori kamayadi. Atmosfera qanchalik shaffof bo'lsa, unda quyosh nurlari kamroq tarqaladi va barcha quyosh nurlari Yer yuzasiga tushadi. Havoda ko'p miqdordagi suv bug'i bo'lsa, suv tomchilari aks etadi, tarqaladi, quyosh nurlarini o'zlashtiradi va ularning barchasi sayyora yuzasiga etib bormaydi va uning isishi kamayadi.

Havoning eng yuqori harorati tropik cho'llar hududlarida qayd etildi. Saharaning markaziy mintaqalarida deyarli 4 oy davomida soyada harorat 40 ° C dan oshadi. Shu bilan birga, ekvatorda, quyosh nuri tushish burchagi eng katta bo'lgan, harorat +26 ° C dan oshmaydi.

Boshqa tomondan, Yer qizigan jism sifatida energiyani kosmosga asosan uzoq to'lqinli infraqizil spektrda tarqatadi. Agar er yuzasi bulutlar bilan o'ralgan bo'lsa, unda barcha infraqizil nurlari sayyorani tark etmaydi, chunki bulutlar ularni ushlab turadilar, ular er yuziga qaytadi.

Toza osmon bilan, atmosferada suv bug'lari kam bo'lganda, sayyora tomonidan chiqarilgan infraqizil nurlar kosmosga erkin kirib boradilar va er yuzasi soviydi, bu esa soviydi va shu bilan havo haroratini pasaytiradi.

Adabiyot

1. Zubashchenko E.M. Mintaqaviy jismoniy geografiya. Er iqlimi: o'quv qo'llanmasi. 1-qism / E.M. Zubashchenko, V.I. Shmikov, A.Ya. Nemykin, N.V. Polyakova. - Voronej: Voronej davlat pedagogika universiteti, 2007 .-- 183 p.

1940-1950 yillar oxirida o'tkazilgan tadqiqotlar, hatto ishlab chiqarish samolyotlarida ham ovoz to'sig'ini xavfsiz ravishda yengib chiqishni ta'minlaydigan bir qator aerodinamik va texnologik echimlarni ishlab chiqishga imkon berdi. Shunda tovush to'sig'ini bosib o'tish parvoz tezligini yanada oshirish uchun cheksiz imkoniyatlar yaratayotganday tuyuldi. Bir necha yil ichida 30 ga yaqin tovushsiz samolyotlar uchib o'tdi, ularning salmoqli qismi seriyali ishlab chiqarishga kiritildi.

Amaldagi echimlarning xilma-xilligi yuqori tovushli tezlikda uchish bilan bog'liq ko'plab muammolar atroflicha o'rganilgan va hal qilinganligiga olib keldi. Biroq, yangi to'siqlar paydo bo'ldi, bu tovush to'sig'idan ancha murakkabroq edi. Bunga parvoz paytida atmosferaning zich qatlamlarida yuqori tezlikda samolyot tuzilishini isitish sabab bo'ladi. Ushbu yangi to'siq bir vaqtlar termal to'siq deb nomlangan. Ovozdan farqli o'laroq, yangi to'siq tovush tezligiga o'xshash doimiy bilan ajralib turishi mumkin emas, chunki u parvoz parametrlariga (tezlik va balandlik), shuningdek, parda dizayniga (dizayn echimlari va ishlatiladigan materiallar), shuningdek samolyot jihozlariga (konditsionerlik, sovutish va hk.) Bog'liq. p.). Shunday qilib, "termal to'siq" tushunchasi nafaqat strukturani xavfli isitish muammosini, balki issiqlik uzatish, materiallarning mustahkamlik xususiyatlari, dizayn tamoyillari, konditsionerlik va boshqalarni ham o'z ichiga oladi.

Samolyotni parvoz paytida isitish asosan ikkita sababga ko'ra sodir bo'ladi: havo oqimining aerodinamik tortilishi va qo'zg'alish tizimi tomonidan ishlab chiqarilgan issiqlik tufayli. Ushbu ikkala hodisa o'rta (havo, chiqindi gazlar) va oqimning qattiq (samolyot, dvigatel) o'zaro ta'siri jarayonini tashkil qiladi. Ikkinchi hodisa barcha samolyotlarga xosdir va bu kompressorda siqilgan havodan, shuningdek kamerada va egzoz trubasidagi yonish mahsulotlaridan issiqlikni yutadigan dvigatel tarkibiy elementlarining haroratining oshishi bilan bog'liq. Yuqori tezlikda uchganda, samolyotning ichki isishi ham kompressor oldidagi havo kanalida havo tormozlanishidan kelib chiqadi. Past tezlikda uchganda, dvigateldan o'tadigan havo nisbatan past haroratga ega, buning natijasida havo pervazining tarkibiy elementlarini xavfli isitish sodir bo'lmaydi. Yuqori parvoz tezligida havo dvigatelining strukturasini issiq dvigatel elementlaridan isitishning cheklanishi past haroratli havo bilan qo'shimcha sovutish bilan ta'minlanadi. Odatda, havo qatlamidan ajratib turadigan, chegara qatlamini ajratib turadigan qo'llanma yordamida havodan foydalaniladi, shuningdek dvigatel nakelining yuzasida joylashgan qo'shimcha kirishlar orqali atmosferadan tushadigan havo ishlatiladi. Ikki elektronli motorlarda tashqi (sovuq) havo sovutish uchun ham ishlatiladi.

Shunday qilib, supersonik samolyotlar uchun termal to'siq darajasi tashqi aerodinamik isitish bilan belgilanadi. Havo oqimi bilan o'zgartirilgan sirtni isitish intensivligi parvoz tezligiga bog'liq. Past tezlikda bu isitish shunchalik ahamiyatsizki, harorat ko'tarilishi hisobga olinmasligi mumkin. Yuqori tezlikda havo oqimi yuqori kinetik energiyaga ega va shuning uchun harorat oshishi sezilarli bo'lishi mumkin. Bu samolyot ichidagi haroratga ham taalluqlidir, chunki havo olishda inhibe qilinadigan va dvigatel kompressorida siqilgan yuqori tezlikda oqim dvigatelning issiq qismlaridan issiqlikni olib tashlashga qodir bo'lmagan shunday yuqori haroratga ega bo'ladi.

Aerodinamik isitish natijasida samolyot terisi haroratining ko'tarilishi samolyot atrofida oqayotgan havoning viskozitesi, shuningdek uning frontal yuzalarida siqilishi bilan izohlanadi. Viskoz ishqalanish natijasida chegara qatlamidagi havo zarralari tomonidan tezlikni yo'qotishi sababli samolyotning butun oqim yuzasi harorati ko'tariladi. Havoni siqish natijasida harorat ko'tariladi, ammo mahalliy sharoitda (asosan, fuselajning burni, kokpitning old oynasi va ayniqsa, qanot va shag'alning etakchi qirralari), lekin ko'pincha bu tuzilish uchun xavfli bo'lmagan qiymatlarga etib boradi. Bunday holda, ba'zi joylarda havo oqimining sirt bilan deyarli to'qnashuvi va to'liq dinamik tormozlanish mavjud. Energiyani saqlash printsipiga muvofiq, oqimning barcha kinetik energiyasi issiqlik va bosim energiyasiga aylanadi. Tegishli haroratning ko'tarilishi tormozlanishdan oldin oqim tezligining kvadratiga (yoki shamolni hisobga olmaganda, samolyot tezligining kvadratiga) to'g'ridan-to'g'ri proportsional va parvoz balandligiga teskari proportsionaldir.

Nazariy jihatdan, agar atrofdagi oqim barqaror bo'lsa, ob-havo tinch va bulutsiz va radiatsiya orqali issiqlik uzatilmaydi, u holda issiqlik strukturaga kirmaydi va terining harorati odatiy tormozlanish deb ataladigan haroratga yaqin bo'ladi. Uning Mach soniga (tezlik va balandlik) bog'liqligi jadvalda keltirilgan. 4.

Haqiqiy sharoitlarda aerodinamik isitishdan samolyot terisining haroratining ko'tarilishi, ya'ni tormozlash harorati va atrof-muhit harorati o'rtasidagi farq o'rta (radiatsiya orqali), qo'shni tarkibiy elementlar va boshqalar bilan issiqlik almashinuvi tufayli biroz kamroq bo'ladi. Bundan tashqari, oqimning to'liq inhibe qilinishi sodir bo'ladi. faqat samolyotning chiqadigan qismlarida joylashgan tanqidiy nuqtalarda va teriga issiqlik oqimi chegara havo qatlamining tabiatiga bog'liq (turbulentlar uchun yanada qizg'in chegara). Haroratning sezilarli pasayishi bulutlar orqali uchganda, ayniqsa, ularda muzlatilgan suv tomchilari va muz kristallari bo'lganida ham sodir bo'ladi. Bunday parvoz sharoitida nazariy tormozlash haroratiga nisbatan tanqidiy nuqtada teri haroratining pasayishi hatto 20-40% ga etishi mumkin.

4-jadval. Teri haroratining Mach soniga bog'liqligi

Shunga qaramay, samolyotni samolyotning yuqori tezlikda (ayniqsa past balandlikda) umumiy isitilishi ba'zan shunchalik balandki, parda va jihozlarning alohida elementlari haroratining ko'tarilishi ularni yo'q qilishga yoki hech bo'lmaganda parvoz rejimini o'zgartirish zaruratiga olib keladi. Masalan, MV 3 tezligi bilan 21000 m dan yuqori balandlikdagi parvozlarda XV-70A samolyotlarini tadqiq qilishda havo olish joyi va qanotning etakchi qirralari harorati 580-605 K, qolgan qismi esa 470-500 K bo'lgan. Hatto 370 K atrofida bo'lgan haroratlarda ham odatda shisha idishlar uchun ishlatiladigan organik shisha yumshatadi, yoqilg'ini qaynatadi va oddiy elim o'z kuchini yo'qotishini hisobga olib, bunday katta qiymatlarga to'liq minnatdor bo'lish mumkin. 400 K haroratda duraluminning kuchi sezilarli darajada pasayadi, gidravlik tizimda ishlaydigan suyuqlikning 500 K kimyoviy parchalanishi sodir bo'ladi va muhrlar buziladi, 800 K titan qotishmalari mexanik xususiyatlarini yo'qotadilar, alyuminiy va magniy 900 K dan yuqori haroratlarda eritiladi va po'lat yumshaydi. Haroratning oshishi qoplamalarning yo'q qilinishiga ham olib keladi, ulardan anodlash va xrom qoplamani 570 K gacha, nikel qoplamasini 650 K gacha, kumushni 720 K gacha ishlatish mumkin.

Parvoz tezligini oshirishda ushbu yangi to'siq paydo bo'lganidan so'ng, tadqiqotlar uning ta'sirini yo'q qilishga yoki yumshatishga kirishdi. Samolyotni aerodinamik isitish ta'siridan himoya qilish usullari harorat ko'tarilishiga to'sqinlik qiluvchi omillar bilan belgilanadi. Parvoz balandligi va atmosfera sharoitidan tashqari, samolyotni isitish darajasiga sezilarli ta'sir quyidagilar tomonidan ta'minlanadi:

- teri materialining issiqlik o'tkazuvchanligi koeffitsienti;

- samolyot yuzasi (ayniqsa frontal) o'lchamlari; - parvoz vaqti.

Bundan kelib chiqadiki, strukturani isitishni kamaytirishning eng oddiy usullari parvoz balandligini oshirish va uning davomiyligini minimal darajaga etkazishdir. Ushbu usullar birinchi tovushli samolyotlarda qo'llanilgan (ayniqsa eksperimental). Samolyotning issiqlik o'tkazuvchan strukturaviy elementlarini ishlab chiqarish uchun ishlatiladigan materiallarning yuqori issiqlik o'tkazuvchanligi va issiqlik sig'imi tufayli samolyot yuqori tezlikka erishgan paytdan boshlab, ayrim tarkibiy elementlarni isitish vaqtigacha tanqidiy nuqtaning hisoblangan haroratiga qadar, odatda ancha uzoq davom etadi. Bir necha daqiqa davom etadigan parvozlarda (hatto past balandliklarda ham), buzuvchi haroratga erishilmaydi. Yuqori balandlikda parvoz past harorat (taxminan 250 K) va havo zichligi past bo'lgan sharoitda amalga oshiriladi. Natijada samolyotning sirtiga oqadigan issiqlik miqdori oz bo'ladi va issiqlik almashinuvi uzoq davom etadi, bu muammoning og'irligini sezilarli darajada kamaytiradi. Shunga o'xshash natija samolyotning past balandlikdagi tezligini cheklaydi. Masalan, 1600 km / soat tezlikda yerdan yuqoriga parvoz paytida duraluminning kuchi atigi 2 foizga pasayadi va 2400 km / s gacha tezlikning oshishi dastlabki qiymatga nisbatan 75% gacha pasayishiga olib keladi.

Shakl 1.14. M \u003d 2.2 (a) parvoz paytida havo kanali va Konkord samolyotining dvigatelidagi haroratning taqsimlanishi va parvoz paytida XB-70A samolyotining terining harorati 3200 km / soat (b).

Shu bilan birga, foydalanilgan parvozlar tezligi va balandliklarining barcha diapazonida xavfsiz ishlash sharoitlarini ta'minlash zarurati dizaynerlarni tegishli texnik vositalarni izlashga majbur qiladi. Samolyotning tarkibiy elementlarini isitish materiallarning mexanik xususiyatlarining pasayishiga, strukturadagi termal zo'riqishlarning paydo bo'lishiga, shuningdek, ekipaj va jihozlarning ish sharoitlarining yomonlashishiga olib kelganligi sababli, amalda qo'llaniladigan bunday texnik vositalarni uch guruhga bo'lish mumkin. Tegishli ravishda ular 1) issiqlikka bardoshli materiallardan, 2) kerakli izolyatsiyani va qismlarning ruxsat etilgan deformatsiyasini ta'minlovchi dizayn echimlaridan va 3) ekipaj kabinasi va jihozlarning bo'linmalari uchun sovutish tizimlaridan foydalanishni o'z ichiga oladi.

Maksimal tezligi M \u003d 2.0-1-2.2 bo'lgan samolyotlarda alyuminiy qotishmalari (duralumin) keng qo'llaniladi, ular nisbatan yuqori kuch, past zichlik va haroratning biroz ko'tarilishi bilan kuch xususiyatlarini saqlab qolish bilan ajralib turadi. Duralumin odatda po'lat yoki titanium qotishmalari bilan to'ldiriladi, bu qismlardan havo parchalari eng katta mexanik yoki termal stresslarga duchor bo'ladi. Titan qotishmalari 50-yillarning birinchi yarmida, avval juda oz miqyosda ishlatilgan (endi ularning tafsilotlari parda massasining 30 foizini tashkil qilishi mumkin). M ~ 3 bo'lgan eksperimental samolyotlarda asosiy strukturaviy material sifatida issiqlikka bardoshli po'lat qotishmalaridan foydalanish kerak bo'ladi. Bunday po'latlar yuqori haroratlarda yaxshi mexanik xususiyatlarni saqlab qoladi, bu hipersonik tezlikka ega parvozlar uchun xosdir, ammo ularning kamchiliklari yuqori narx va yuqori zichlikdir. Ma'lum bir ma'noda, bu kamchiliklar tezyurar samolyotlarning rivojlanishini cheklaydi, shuning uchun boshqa materiallar ham o'rganilmoqda.

70-yillarda birinchi tajribalar samolyot dizaynida berilyum, shuningdek bor yoki uglerod tolalariga asoslangan kompozit materiallar yordamida amalga oshirildi. Ushbu materiallar hali ham yuqori narxga ega, ammo ayni paytda ular past zichlik, yuqori quvvat va qat'iylik, shuningdek sezilarli issiqlik qarshiligi bilan ajralib turadi. Ushbu materiallarning glider qurilishida o'ziga xos namunalari individual samolyotlarning tavsiflarida keltirilgan.

Isitiladigan samolyot tuzilishining ishlashiga sezilarli ta'sir ko'rsatadigan yana bir omil bu termal stresslarning deb ataladigan ta'siridir. Ular elementlarning tashqi va ichki yuzalari, ayniqsa teri va samolyotning ichki tarkibiy elementlari orasidagi harorat farqlari natijasida yuzaga keladi. Havo sirtini isitish uning elementlarining deformatsiyasiga olib keladi. Masalan, qanot terisining burishishi aerodinamik ko'rsatkichlarning o'zgarishiga olib keladi. Shu sababli, ko'plab samolyotlarda yuqori qattiqlik va yaxshi izolyatsion xususiyatlar bilan ajralib turadigan ko'p qirrali qoplama (ba'zan yopishtirilgan) ishlatiladi yoki tegishli kompensatorlarga ega ichki tarkibiy elementlar ishlatiladi (masalan, F-105 samolyotida yon tomonning devorlari gofrirovka qilingan varaqdan qilingan). Tankdan yonish kamerasining burunlarigacha yo'lda terining ostidan oqib o'tadigan (masalan, X-15 samolyoti bilan) qanotni sovutish bo'yicha tajribalar ham ma'lum. Biroq, yuqori haroratlarda yonilg'i odatda kokslanishga uchraydi, shuning uchun bunday tajribalarni muvaffaqiyatsiz deb hisoblash mumkin.

Hozirda turli usullar, shu jumladan plazma püskürtme usuli bilan refrakter materiallarning izolyatsion qatlamini qo'llash o'rganilmoqda. Boshqa ko'rib chiqilgan istiqbolli usullar qo'llanilmadi. Qolgan narsalar qatorida, korpusga gaz puflash, hosil bo'lgan "terlash" orqali sovutish orqali hosil bo'lgan "gözenekli korpus" orqali bug'lanish harorati yuqori bo'lgan suyuqlik, shuningdek, qitish (ablativ materiallar) erishi va birikishi natijasida hosil bo'lgan sovutish yordamida "himoya qatlami" dan foydalanish taklif qilindi.

Bu juda o'ziga xos va shu bilan birga juda muhim vazifa - bu kokpitda va jihozlar bo'linmalarida (ayniqsa, elektron) tegishli haroratni, shuningdek yonilg'i va gidravlika tizimlarining haroratini saqlash. Hozirgi vaqtda ushbu muammo yuqori samarali konditsionerlik, sovutish va sovutish tizimlari, samarali issiqlik izolatsiyasi, yuqori bug'lanish harorati bo'lgan gidravlik suyuqliklardan foydalanish va hokazo.

Termal to'siq bilan bog'liq muammolar har tomonlama hal qilinishi kerak. Ushbu sohadagi har qanday o'sish ushbu turdagi samolyotlar uchun to'siqni yuqori parvoz tezligiga olib keladi, ammo bundan mustasno. Biroq, undan ham katta tezlikka intilish yanada yaxshi materiallardan foydalanishni talab qiladigan yanada murakkab tuzilmalar va jihozlarni yaratishga olib keladi. Bu samolyotning og'irligi, sotib olish qiymati va samolyotdan foydalanish va texnik xizmat ko'rsatish xarajatlariga sezilarli ta'sir qiladi.

Yuqoridagi jadvaldan. Qiruvchi samolyotlarning ma'lumotlaridan ko'p hollarda 2200-2600 km / soat maksimal tezlik oqilona deb hisoblangan. Faqatgina ba'zi holatlarda, samolyotning tezligi M ~ 3 dan oshishi kerak, deb ishoniladi, bunday tezlikni ishlab chiqishga qodir samolyotga X-2, XB-70A va T. 188 eksperimental transport vositalari, kashfiyot SR-71, shuningdek E-266 kiradi.

1*   Sovutish - bu issiqlik harakatining tabiiy yo'nalishiga sun'iy ravishda qarshi turishda (sovutish jarayoni sodir bo'lganda issiq tanadan sovuqqa) qarshi turib, issiqlikni sovuq manbadan yuqori haroratli muhitga majburiy o'tkazish. Eng oddiy muzlatgich - bu uy sovutgichi.

Aerodinamik isitish

havoda yoki boshqa gazda yuqori tezlikda harakatlanadigan jismlarni isitish. A. n. - tanaga uchadigan havo molekulalari tanaga yaqin joyda inhibe qilinishi natijasida.

Agar parvoz ekinning yuqori tezligida bajarilsa, tormozlanish asosan zarba to'lqinida sodir bo'ladi (Qarang. Shok to'lqini) ,   tananing oldida paydo bo'ladi. Havo molekulalarining keyingi inhibatsiyasi bevosita tananing yuzasida, ichida sodir bo'ladi chegaraviy qatlam (Qarang: chegara qatlami). Havo molekulalari sekinlashganda ularning issiqlik energiyasi oshadi, ya'ni harakatlanuvchi jism yuzasiga yaqin joylashgan gaz harorati maksimal haroratga ko'tariladi, bu gaz deb ataladigan narsaga yaqin, harakatlanuvchi jism yaqinida. tormozlanish harorati:

T 0 = T  n + v 2 / 2c p,

qayerda T n -  havo harorati v -  tananing parvoz tezligi c p  - doimiy bosimdagi gazning o'ziga xos isishi. Shunday qilib, masalan, tovushning uch marotaba tezligi yuqori tovushli samolyotda uchayotganda (taxminan 1) km / sek) tormozlanish harorati 400 ° C atrofida bo'ladi va kosmik kosmik tezlik 1 atmosfera tezligi bilan Er atmosferasiga kirganda (8.1 km / sek) tormozlanish harorati 8000 ° S ga etadi. Agar birinchi holda, etarlicha uzoq parvoz bilan samolyotning terining harorati tormozlash haroratiga yaqin bo'lgan qiymatlarga etib borsa, ikkinchi holda, kosmik kemaning yuzasi muqarrar ravishda materiallarning bunday yuqori haroratga bardosh bermasligi tufayli qulab tusha boshlaydi.

Harorat ko'tarilgan gaz hududlaridan issiqlik harakatlanuvchi jismga o'tadi va A. n. A. n ning ikkita shakli mavjud. - konvektiv va nurlanish. Konvektiv isitish - bu chegara qatlamining tashqi, "issiq" qismidan tananing yuzasiga issiqlik uzatish oqibati. Miqdoriy konvektiv issiqlik oqimi nisbatdan aniqlanadi

q k \u003d a(T e -T  v)

qayerda T e -  muvozanat harorati (energiya yo'q qilinmasa tananing sirtini qizdirish mumkin bo'lgan chegara harorati), T  w haqiqiy sirt harorati, a  - uchish tezligi va balandligiga, tananing shakli va hajmiga, shuningdek boshqa omillarga bog'liq holda konvektiv issiqlik uzatish koeffitsienti. Muvozanat harorati turg'unlik haroratiga yaqin. Koeffitsientga bog'liqlik turi lekin  Yuqoridagi parametrlardan chegara qatlamida (laminar yoki turbulent) oqim rejimi aniqlanadi. Turbulent oqim bo'lsa, konvektiv isitish yanada kuchayadi. Buning sababi, molekulyar issiqlik o'tkazuvchanligi bilan bir qatorda, chegara qatlamidagi turbulent tezlik pulsatsiyalari energiya uzatishda muhim rol o'ynay boshlaydi.

Parvoz tezligining oshishi bilan zarba to'lqini ortida va chegara qatlamida havo harorati ko'tariladi, natijada dissotsiyalanish va ionlash yuzaga keladi. molekulalari. Ushbu jarayonda hosil bo'lgan atomlar, ionlar va elektronlar sovuqroq hududga - tananing yuzasiga tarqaladi. Teskari reaksiya (rekombinatsiya) mavjud ,   issiqlik chiqishi bilan ketadi. Bu konvektiv A. n ga qo'shimcha hissa qo'shadi.

Parvoz tezligi 5000 ga yetganda m / s  zarba to'lqinining orqasidagi harorat gaz tarqalishni boshlagan qiymatlarga etadi. Tana yuzasiga harorat ko'tarilgan mintaqalardan nurli energiya uzatilishi tufayli radiatsiyaviy isitish sodir bo'ladi. Bunday holda, spektrning ko'rinadigan va ultrabinafsha mintaqalarida nurlanish eng katta rol o'ynaydi. Er atmosferasida birinchi fazodan past tezlikda uchganda (8.1) km / sek) radiatsion isitish konvektiv bilan solishtirganda kichik. Ikkinchi kosmik tezlikda (11.2 km / sek) ularning qiymatlari yaqinlashadi va 13-15 uchish tezligida km / sek va boshqa yuqorida, boshqa sayyoralarga parvozdan so'ng Yerga qaytish bilan mos keladigan, asosiy hissa allaqachon radiatsiyaviy isitishdir.

Ayniqsa muhim rol A. n. kosmik kema Yer atmosferasiga qaytganda o'ynaydi (masalan, Vostok, Vosxod, Soyuz). A. n bilan kurashish uchun. kosmik kemalari maxsus termal himoya tizimlari bilan jihozlangan (Qarang: issiqlik himoyasi).

  Yoqildi:  Samolyot va raketa texnologiyasida issiqlik uzatish asoslari, M., 1960; Dorrens W., viskoz gazning gipersonik oqimi, trans. ingliz tilidan., M., 1966; Zeldovich Ya., Raiser Yu. P., Shok to'lqinlari va yuqori haroratli gidrodinamik hodisalar fizikasi, 2-nashr, Moskva, 1966 yil.

  N. A. Anfimov.

Buyuk Sovet Entsiklopediyasi. - M .: Sovet entsiklopediyasi. 1969-1978 .

Boshqa lug'atlarda "Aerodinamik isitish" nima ekanligini ko'rib chiqing:

Havoda yoki boshqa gazda yuqori tezlikda harakatlanadigan jismlarni isitish. A. n. havo molekulalarining tanaga zarba berishining natijasi tanaga yaqinlashadi. Agar parvoz tovushsiz bo'lsa. tezligi, tormozlanish asosan zarbada sodir bo'ladi ... ... Jismoniy entsiklopediya

Havoda (gaz) yuqori tezlikda harakatlanadigan tanani isitish. Tana yuqori tezlikda harakatlanayotganda sezilarli aerodinamik isitma kuzatiladi (masalan, qit'alararo ballistik raketalarning o'qlari harakatlanayotganda) EdwART. ... ... Dengiz lug'ati

aerodinamik isitish  - Konvektiv mavjud bo'lganda yuqori tezlik bilan gazsimon muhitda harakatlanadigan va yuqori tezlik bilan va chegara yoki zarba qatlamida gaz muhiti bilan radiatsiyaviy issiqlik uzatilishi bilan tananing sirtini isitish. [GOST 26883 ... ... Texnik tarjimon ma'lumotnomasi

Havoda yoki boshqa gazda yuqori tezlikda harakatlanadigan tananing haroratining ko'tarilishi. Aerodinamik isitish tananing yuzasiga yaqin joylashgan gaz molekulalarining sekinlashishi natijasidir. Shunday qilib, kosmik kema Yer atmosferasiga 7,9 km / s tezlikda kirganda ... ... Entsiklopedik lug'at

aerodinamik isitish  - aerodinamin įšilimas statusas T srit Energgetika apibrėžtis Kūnų, Judančių dujose (ruda) dideliu greičiu, paviršiaus tsilimas. atitikmenys: angl. aerodinamik isitish vok. aerodinamik Aufheizung, fr. aerodinamik isitish, m pranc ... ... ... Aíškinamasis šiluminís branduolins texnikos terminali žodynas   - havo yoki boshqa gazda yuqori tezlikda harakatlanadigan tananing haroratining ko'tarilishi. A. va. tananing yuzasiga yaqin bo'lgan gaz molekulalarini inhibe qilish natijasi. Shunday qilib, kosmik kiraverishda. Yer yuzasiga 7,9 km / sek tezlikda Er atmosferasiga apparatlar kiradi ... Tabiiy tarix. Entsiklopedik lug'at

Raketa dizaynini aerodinamik isitish  - Raketaning yuqori tezlikda atmosferaning zich qatlamlarida harakatlanishi paytida uning yuzasini isitish. A.N. - raketada uchadigan havo molekulalari uning tanasi yaqinida inhibe qilinganligi natijasida. Bunday holda kinetik energiyaning o'tishi sodir bo'ladi ... ... Strategik raketa kuchlari entsiklopediyasi

Aeroportda Concorde Concorde ... Vikipediya