Система обеспечения теплового режима космического аппарата. Расчет характеристик систем обеспечения теплового режима космических аппаратов, страница 25

Рис.3.8. Номограмма для определения предельного  теплового потока при оптимальной капиллярной структуре

Соединяя полученные точки пересечения на вертикалях III и V, получим точку пересечения на IV вертикали, которой соответствует максимальная теплопередающая способность  ТТ. Например, для ТТ с геометрическими параметрами   см, заполненной металлическим натрием, получаем кВт при =800⁰С.

На рис.3.9 изображена номограмма для определения оптимальных размеров капиллярной структуры ТТ по известным величинам , ,  и заданному теплоносителю.

Расчет проводится в следующей последовательности. На вертикалях I и II откладываются величины  и . Через полученные точки проводят линию до пересечения с вертикалью III. Справа через заданную  (вертикаль VI) и точку соответствующего теплоносителя проводят отрезок до пересечения с вертикалью V. Полученные на вертикалях III и V точки

Рис.3.9. Номограмма для определения оптимальных размеров капиллярной структуры пересечения соединяют и на IV вертикали читают оптимальную глубину продольной борозды на внутренней поверхности корпуса ТТ.

Предельные  характеристики тепловых труб

Теплопередающая способность ТТ может быть ограничена целым рядом факторов. Основные ограничения в ТТ связаны с достижением паровыми потоками скорости звука, с пределом пропускной способности капиллярной структуры, с началом процесса пленочного кипения в фитиле, срывом жидкости с поверхности фитиля потоком пара и т.д.

С увеличением теплового потока, подводимого в зону испарения ТТ, возрастает интенсивность парообразования, что приводит к ускорению движения парового потока. По достижении некоторой величины подводимого теплового потока скорость пара на выходе из испарителя доходит до скорости звука. Дальнейшее увеличение подводимого теплового потока приводит к повышению давления и температуры в зоне испарения, хотя тепловой поток, снимаемый в зоне конденсации, остается неизменным. Ограничения, связанные с достижением паровым потоком скорости звука, характерны для высокотемпературных ТТ в период выхода на рабочий режим.

Предел переноса тепла ТТ, связанный с ограниченностью пропускной способности капиллярной структуры, означает, что с увеличением подводимого теплового потока возрастает интенсивность парообразования, которая ведет к увеличению расхода жидкости через капиллярную структуру. При значительной величине теплового потока фитиль не обеспечивает поступление того количества израсходованной жидкости, которое необходимо для парообразования. В результате в зоне конденсации скапливаются излишки теплоносителя, а в зоне испарения его недостает. Температура в зоне испарения начинает резко подниматься, что может привести к выходу из строя ТТ.

Пленочное кипение характерно для ТТ, заполненных органическими теплоносителями, и обусловлено небольшими значениями коэффициентов теплопроводности, что приводит к локальным перегревам теплоносителя. У ТТ, заполненных жидкометаллическими теплоносителями, местные перегревы наблюдаются реже, так как из-за высоких значений коэффициентов теплопроводности происходит выравнивание температур по всему объему теплоносителя.

Срыв жидкости с поверхности фитиля потоком пара приводит к существенному уменьшению теплопередающей способности ТТ. При больших скоростях встречного движения парового потока и жидкости происходит притормаживание жидкости и срыв отдельных капель  с ее поверхности. Это приводит к уменьшению количества теплоносителя, поступающего в зону испарения, что влечет за собой уменьшение теплопередающей способности ТТ в целом.

Предельную теплопередающую способность ТТ ограничивают также пределы по прочности-конструкции. При высоких температурах может наблюдаться чрезмерное давление пара внутри ТТ, что опасно по условиям прочности материала стенок.