Система обеспечения теплового режима космического аппарата. Расчет характеристик систем обеспечения теплового режима космических аппаратов, страница 16

Площадь живого сечения теплообменника (площадь проходного сечения для газового потока) определяется по формуле

                         (4.28)

где - отношение длины канала теплообменника к его гидравлическому    диаметру;

- коэффициент, зависящий от типа теплообменника.

Фронтальная площадь ГЖТ (полная площадь поверхности ГЖТ, перпендикулярная газовому потоку) определяется следующим образом:

                                  (4.29)

где - относительная площадь живого сечения.

Для практических расчетов можно принять:

-  для сотовых теплообменников -

-  для пластинчатых теплообменников -

4.2.2 РАСЧЕТ ХАРАКТЕРИСТИК ВЕНТЯЛЯТОРА

Потребный объемный расход газа через вентилятор определяется из условия отвода от газа максимального теплового потока, выделяемого в отсеке:

                                        (4.30)

где - теплоемкость газа, заполняющего отсек;

- плотность газа;

- потребный объемный расход газа через вентилятор.

Отсюда

               (4.31)

При проведении расчетов можно принять следующие значения физических параметров:

-  для воздуха -  

-  для азота -  

-  для гелия - 

Потребляемая вентилятором электрическая мощность определяется формулой

                    (4.32)

где - перепад давления, создаваемый вентилятором;

- КПД вентилятора ();

- КПД электродвигателя ().

Перепад давления, создаваемый вентилятором, складывается из перепада, необходимого для сообщения газу некоторой скорости при его движении через теплообменник, и перепада, расходуемого на преодоление гидравлических сопротивлений:

                     (4.33)

где - суммарный коэффициент гидравлических потерь в газовом контуре.

 - скорость на выходе вентиллятора.

Поскольку

                          (4.34)

то

      (4.35)

Тогда       

          (4.36)

Значения коэффициента  для существующих СТР находятся в следующих диапазонах:

= 6…7 – для СТР жилых отсеков космических кораблей (малая плотность заполнения отсеков);

= 25…75 – для СТР приборных отсеков (высокая плотность заполнения отсеков).

Подставляя (4.31) в (4.36), получим окончательное выражение для потребляемой вентилятором электрической мощности:

     (4.37)

4.2.3. РАСЧЕТ ХАРАКТЕРИСТИК ГИДРОБЛОКА

Потребный объемный расход жидкого теплоносителя должен обеспечивать отвод максимального теплового потока от ГЖТ:

         (4.38)

где С_рж- теплоемкость теплоносителя;

ρ_ж- плотность теплоносителя;

- потребный объемный расход теплоносителя.

Отсюда

                   (4.39)

В СТР КА, как правило, используются теплоносители ЛЗ-ТК, изготовленные на основе изооктана. Для этих теплоносителей

Потребляемая гидроблоком электрическая мощность определяется по формуле

                                  (4.40)

где - напор гидронасоса;

 - КПД гидронасоса (= 0,65…0,7);

 - КПД электродвигателя (= 0,7…0,8).

Потребный напор гидронасоса представляет собой сумму гидравлических сопротивлений жидкостного контура СТР.

В реальных СТР

4.2.4 РАСЧЕТ ХАРАКТЕРИСТИК РАДИАТОРВ СТР

В СТР с жидким теплоносителем, как правило, используется выносной радиатор трубчато-ребристой конструкции. На рис.4.3. показано распределение температур по поверхности радиатора. Для простоты изображения радиатор представлен плоским.

Средняя температура теплоносителя в радиаторе приближенно определяется следующим образом

                (4.41)

Рис 4.3. Схема распределения температур по поверхности радиатора

1- поверхность радиатора; 2- трубки с теплоносителем; 3- кривая распределения температур по ребрам радиатора; 4- кривая распределения температур вдоль трубки с теплоносителем.

Расчет средней температуры поверхности радиатора производят по формуле

                                                                 (4.42)

где  - коэффициент, учитывающий неравномерность температуры трубок  и ребер радиатора.

Значение  зависит от материала радиатора, толщины ребер, шага между трубками и температуры теплоносителя. Для реальных радиаторов = 0,8…0,95.