Моделирование теплового режима термоконтейнера космического аппарата на орбите: Лабораторный практикум, страница 6

Гидронасосный агрегат 3, состоящий из гидронасоса шестеренчатого или центробежного типа и электропривода, обеспечивает циркуляцию жидкостного теплоносителя в контуре. Как правило, в отечественных циркуляционных СТР используются гидронасосные агрегаты стандартной производительности с объемным расходом G_v  от 50 до 200 см3/с.

Выбор жидкостного теплоносителя производится исходя из максимальной теплопередающей способности или минимальных энергозатрат при циркуляции теплоносителя с учетом ряда экс¬плуатационных ограничений.

Перечень применяемых в циркуляционных СОТР жидкостных теплоносителей с указанием их теплофизических характеристик приведен в приложении 6.

Регулирование количества отводимого тепла производится регулятором расхода теплоносителя 4, изменяющим соотношение расходов через радиационный теплообменник (G₂) и байпасную магистраль (G₁).

Система регулирования жидкостного контура обеспечивает изменение количества отводимого из гермоконтейнера тепла и поддерживает температуру теплоносителя на входе в газожидкостный агрегат в требуемом диапазоне .

Выбор значения регулируемой температуры теплоносителя на входе в ГЖА () определяется из условия обеспечения оптимальных условий теплопередачи в ГЖА. Контроль указанной температуры производится датчиком температуры - термометром сопротивления или термопарой.

Блок управления жидкостного конгура вырабатывает управляющую информацию Δh=f() на перемещение регулирующего органа РРТ и перераспределение расходов теплоносителя (G₁ и G₂) таким образом, чтобы обеспечить увеличение расхода G₂ при повышении регулируемой температуры .

В зависимости от требуемой точности регулирования в СТР применяются как линейные, так и нелинейные (релейные) законы управления, определяющие вид функционального соотношения Δh=f(). В прецизионных СТР используется, как правило, интегральные законы управления:  реализуемые с помощью шаговых электродвигателей.

Технические и эксплутационные характеристики гидравлических распределителей (РРТ) интегрального типа приведены в приложении 10.

Математическая модель РТО жидкостного контура

Математическая модель РТО строится на основе модели типового элемента (см. рис. 1.11), рассмотренного в подразд. 1.11 и представляющего собой оребренный канал теплоносителя шириной 2t, наружная сторона которого покрыта терморегулирующим покрытием и является излучающей поверхностью, а внутренняя теплоизолирована от газовой среды гермоконтейнера.

При этом общая поверхность излучения РТО (F_p) связана с длиной выделенного типового элемента (L_p) соотношением

F_p=2tL_p.

Ширина типового элемента 2t ( или расстояние между соседними каналами теплоносителя) находится в зависимости от принятой величины коэффициента эффективности оребрения:

Например, для РТО, выполненного из алюминиево-магниевого сплава АМг-6 при толщине оребрения δ_р=1,5 мм, значение коэффициента эффективности = 0,95-0,98 будет обеспечиваться при ширине типового элемента 2t = ( 300. .200 ) мм.

Математическая модель типового элемента РТО аналогична рассмотренной в п. 1.11.1 и записывается следующим образом:

,

Граничные условия:

Распределение температуры поверхности РТО по ширине оребрения (по оси OY) находится в результате решения второго уравнения системы:

где - превышение температуры основания ребра над температурой условной среды .

Найденное решение используется для определения среднеин- тегральной температуры поверхности РТО  ( средней по длине и по ширине оребрения температуры поверхности ).

Среднеинтегральная температура РТО зависит от температуры основания ребра и определяется на основании следующих соотношений: 

,    ,

,        

где  - хладопроизводительность РТО;  - средняя по длине РТО (при x=L_p/2) температура основания оребрения;  - коэффициент лучистого теплообмена РТО с окружающей средой;  - перепад температур между теплоносителем в канале РТО и стенкой канала в среднем по длине сечении РТО (при х = L_p/2); F_T - поверхность внутреннего теплообмена канала теплоносителя;

Для наиболее характерных размеров типового элемента (d = 14мм, 2t = 200мм) .

Найденное значение среднеинтегральной температуры  используется при определении хладопроизводительности РТО.

Моделирование температурного состояния газожидкостной СОТР