Dieser Bericht beschreibt die thermische Analyse und das Luftstromverteilungsmodell als Teil eines von Zeeco erstellten Lufterhitzerpakets. Der erste Abschnitt enthält Konstruktionsdetails des Strömungsverteilungsgitters, das am Einlass des Erhitzers unterhalb der Kanalbrenner angebracht ist. Die Auslegung des Gitters basierte auf einer CFD-Analyse.
Der zweite Abschnitt enthält eine von Zeeco durchgeführte Analyse zur Bestimmung der endgültigen Temperaturverteilung am Ausgang des Heizgeräts. Dazu wurde ein Programm verwendet, das eine Wärmebilanz auf der Grundlage von Durchfluss und Temperatur für jedes Element erstellt. Diese Elemente werden erstellt, indem der Erhitzer in eine Reihe von Querschnitten auf verschiedenen Höhen geschnitten und jedem Abschnitt ein Gitter überlagert wird.
Thermische Analyse
Ziel der thermischen Analyse war es, die endgültige Temperaturverteilung an einem Querschnitt am Austritt des Lufterhitzers und der kontrollierten Wärmeabgabe (Bohrmuster) zu bestimmen. Dadurch wird sichergestellt, dass die Temperaturabweichung so gering wie möglich ist, um die Spezifikation zu erfüllen. Die Berechnungen wurden durchgeführt, indem jeder Querschnitt in 6 "x6" quadratische Elemente in einem Gittermuster unterteilt wurde. Auf diese Weise wurden die Temperaturen für jedes Element in Querschnitten alle 6" in der Höhe über den Brennern ermittelt, beginnend auf der Höhe der Kraftstoffeinspritzung. Die mitgelieferte Bohrung wurde verwendet, um die in jeder Zelle freigesetzte Wärme zu ermitteln. Die Berechnungen wurden so lange durchgeführt, bis eine zufriedenstellende Temperaturabweichung angezeigt wurde oder der obere Rand des Heizers erreicht war. Die Temperaturberechnungen umfassten drei Iterationen an jedem Querschnitt, bevor die endgültigen Temperaturen aufgezeichnet wurden.
Ergebnisse
Nach Überprüfung der Ergebnisse der thermischen Analyse und des Luftstromverteilungsmodells wird berichtet, dass die Temperaturverteilung des Erhitzers ausreichend gleichmäßig ist (weniger als 1 % Abweichung vom Durchschnitt), wenn der Erhitzer beginnt, sich am Auslass einzuengen. Dieses Ergebnis ist auf die erhöhte Luftdurchmischung und die Zeit bis zum Erreichen des Gleichgewichts zurückzuführen.
In den folgenden Diagrammen werden die Temperaturen entlang mehrerer Sehnen parallel zur Nord-Süd-Symmetrielinie in verschiedenen Höhenlagen gemessen. Die gewählten Höhen liegen alle 12" auseinander, so dass alle Diagramme dieselbe Formel für die 3. Iteration verwenden. Z=264" ist die letzte gezeigte Höhe, direkt unter dem Punkt, an dem das Heizgerät beginnt, sich am Auslass zu verengen.
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