Другие предметы \ Системы обеспечения теплового режима

Моделирование теплового режима термоконтейнера космического аппарата на орбите: Лабораторный практикум, страница 3

 и  - оптические характеристики наружной поверхности ЭВТИ, .

Тепловой поток через ЭВТИ (Q3) находится по соотношению

где  - температура днища гермоконтейнера, покрытого ЭВТИ;  - поверхность днища, покрытого ЭВТИ;  - удельное термическое сопротивление ЭВТИ;

n - число слоев ЭВТИ (n = 15 - 20); - приведенная степень черноты экранов ЭВТИ.

Результатом моделирования внешнего теплообмена гермоконтейнера в космическом пространстве являются следующие параметры:

•         - условия освещенности;

•          - осредненные угловые коэффициенты планетного облучения;

•         - плотность поглощенного радиационной поверхностью теплового потока солнечного и планетного излучений;

•          - температуры наружной поверхности ЭВТИ для нескольких характерных точек (на днищах гермоотсека);

•         - тепловые потоки через ЭВТИ днищ гермоконтейнера.


Лабораторная работа № 2

Моделирование внутреннего теплового режима термоконтейнера

Моделирование внутреннего теплового режима производится в соответствии со схемой его обеспечения (см. рис. 1.3) и предполагает определение следующих характерных параметров:

•         расхода циркулирующего в термоконтейнере газового теплоносителя;

•         коэффициента теплоотдачи в канале радиационного теплообменника;

•         коэффициента теплоотдачи и величины перегрева в нагретой зоне термоконтейнера.

Определение расхода циркулирующего в гермоконтейнере теплоносителя

Требуемая величина массового расхода теплоносителя G в гермоконтейнере определяется из условия обеспечения заданного диапазона изменения температуры газа () для одного из расчетных стационарных режимов.

Расчетный режим по внутренним тепловыделениям характеризуется определенным уровнем внутренних тепловыделений аппаратуры в соответствии с заданной циклограммой  (см. рис. 2.1).

Таким образом,

где  - отношение мощности полезного сигнала к потребляемой мощности (КПД аппаратуры);  - удельная теплоемкость газового теплоносителя термоконтейнера.

Если для обеспечения теплового режима термоконтейнера используется схема с постоянным расходом циркулирующего теплоносителя в гермоконтейнере, то в качестве расчетного режима обычно принимается режим максимальных энергопотреблений (Nmax). Тогда

Теплообмен в канале радиационного теплообменника

С целью интенсификации процесса теплообмена в щелевом канале РТО (в зазоре  между обечайкой гермоконтейнера и внутренним кожухом) необходимо обеспечить турбулентный режим теплообмена с использованием следующих критериальных зависимостей для Nu (критерия Нуссельта), приведенных в подразд. 1.4.

а) при длине канала  lк  lн , где lн =40Δh - длина начального термического участка канала,

;  

б) при длине канала lк > lн

;   ;  

Коэффициент теплоотдачи в канале радиационного теплообменника α определяется по найденной величине критерия Nu:

где  - коэффициент теплопроводности газового теплоносителя;  - некоторый характерный геометрический параметр. Для плоских каналов =2Δh.

Из условия обеспечения турбулентного режима теплообмена в канале РТО (Re >2200) определяется необходимая площадь «живого» сечения канала радиационного теплообменника:

где

Полная площадь сечения кольцевого канала РТО

Выбором параметра  должно быть обеспечено условие . При этом коэффициент перекрытия сечения канала Ks = 1 -  не должен быть более 0,5. 

Конвективный теплообмен в нагретой зоне гермоконтейнера

Нагретой зоной гермоконтейнера принято считать блоки тепловыделяющей аппаратуры, размещенные в гермоконтейнере, при повышенной плотности тепловыделения (qТВ > 500 Вт/м2).

Коэффициент конвективного теплообмена при принудительной вентиляции нагретой зоны может быть определен с помощью следующих критериальных зависимостей: а) для ламинарного режима (Re < 2200)

где  =  - высота канала; L - длина канала теплоносителя; б) для турбулентного режима (Re > 2200)

где  = 2.

При импульсном характере внутренних тепловыделений блока тепловыделяющей аппаратуры () величина перегрева  - (т.е. превышение среднемассовой температуры аппаратуры над температурой циркулирующего теплоносителя) будет определяться соотношением подразд. 1.3:

  .

где  - длительность импульса тепловыделений;  - коэффициент конвективного теплообмена в "нагретой" зоне; F - поверхность теплообмена блока тепловыделяющей аппаратуры; - постоянная времени тепловыделяющей аппаратуры; с — среднемассовая теплоемкость блока аппаратуры (с = (900 - 1000) Дж/кг·град)); m - масса блока тепловыделяющей аппаратуры.

Скачать файл