Интенсификация и моделирование теплообмена в энергодвигательных установках аппаратов для пилотируемой экспедиции на Марс, страница 17

После разрушения покрытия слоенка взаимодействует с рабочим телом как графит без покрытия и быстро прогорает.

Средняя плотность продуктов реакции в зазорах, входящая в сравнение, определялась по уравнению баланса

где n - скорость рабочего тела в зазоре h – ширина зазора.

Эти уравнения, решаемые совместно с уравнениями гидравлики и теплопроводности для всех зазоров и втулок теплоизоляции, и составляли модель аварийного процесса в теплоизоляции.

Решение сформулированных уравнений позволяет проследить развитие аварийного процесса в теплоизоляции и выбрать параметры ТВС, при которых ее работоспособность сохраняется в течение заданного ресурса.

Список литературы:

[1]. Кривко-Красько С.В., Паршин Н.Я., Подладчиков Ю.Н., Попов Е.Б., Федоров Э.М. Расчетно-теоретическое обоснование работоспособности ТВС реакторов. г. Подольск, 1993 г.

[2]. Кривко-Красько С.В., Паршин Н.Я., Подладчиков Ю.Н., Попов Е.Б., Федоров Э.М., Методы расчетно-теоретичесrого обоснования работоспособности высоконапряженных сборок газоохлаждаемых реакторов, доклад на отраслевой юбилейной конференции "Ядерная энергетика в космосе", Обнинск, 1990.

Глава 2. Расчет параметров ЯЭДУ

Математическое описание характерных параметров ЯЭДУ.

Постановка задачи.

Проводился математический расчёт гладких и витых труб на примере смеси  гелий-ксенон . Рассчитывались все основные параметры ЯЭДУ, проводились сравнения, делались соответствующие выводы.

Математическое описание задачи.

(Согласно п. 1.1.2)

Для полета на Марс гетерогенный ядерный реактор ЯЭДУ должен обеспечивать нагрев водорода в ТВС с твердыми поверхностями теплообмена до температуры перед соплом Тк=2900...3100К, что позволяет получить удельный импульс тяги до 9,2–9,5 км/с при использовании ингибирующей углеродосодержащей добавки в рабочем теле. При таких параметрах обеспечивается потребная суммарная тяга связки из 3–4 ЯРД, равная 200 кН, а тяга единичного ЯРД составляет 50–70 кН.

Для ЯЭДУ заданной тяги размеры реактора определяются, прежде всего, размерами поверхности теплообмена, которую требуется разместить в нем. Характерные размеры ядерного реактора и ТВС определяются из совокупности теплофизических, нейтронно-физических, весовых и прочностных соображений. Зная удельный импульс тяги и расход рабочего тела, можно определить скорость рабочего тела на выходе из реактора – Vвых, перепад давления – Δp, длину реактора – Lр , его массу – Gр , площадь поверхности теплообмена – nS, где п – число каналов охлаждения, и среднюю плотность теплового потока – qcp. Заданными также являются пористость реактора по рабочему телу – ε, температура смеси – Твых и число Маха Мвых=Vвых/aвых на выходе из каналов реактора. Число Мвых не должно превышать 0,2–0,5. Пористость ε имеет большое влияние на размеры и массу реактора. Чем больше ε, тем больше размеры и масса реактора. При определении площади поверхности теплообмена, потребной для нагрева рабочего тела до нужной температуры – Твых,предполагается, что во всех каналах течет газообразный водород, а теплоотдача в каналах реактора описывается формулой:

                                                                     (2.1)

величина множителя А зависит от типа и формы каналов охлаждения с интенсификаторами теплообмена. При турбулентном движении и равновесной диссоциации водорода критерии подобия в уравнении (2.1) имеют вид:

где                                                                                                                              (2.2)

                                                                                                                              (2.3)

                                                                                                                                                                                             (2.4)

В формуле (2.1) в качестве определяющей температуры принята средняя температура в пристенном слое: