Конденсация газа наддува в топливном баке с разделительной диафрагмой в условиях невесомости

DOI: 10.34759/tpt-2021-13-4-155-163

Авторы

Куроедов А. А.^*, Черкасов С. Г.^**, Лаптев И. В.^***, Моисеева Л. А.^****

Исследовательский центр имени М.В. Келдыша, ГНЦ Центр Келдыша, Онежская ул., 8, Москва, 125438, Россия

*e-mail: kuroedov@kerc.msk.ru
**e-mail: sgcherkasov@yandex.ru
***e-mail: laptev@kerc.msk.ru
****e-mail: lida.moiseeva@mail.ru

Аннотация

Предложена тепловая модель конденсации газа на теплопроводящей поверхности, отделяющей газ от объема, заполненного жидким компонентом. Задача решается с использованием интегрального метода в безразмерном виде. Определено влияние безразмерных параметров задачи на скорость формирования пленки конденсата, глубину прогрева жидкого компонента и температуру стенки. Установлена автомодельность глубины прогрева жидкого компонента от некоторых определяющих параметров. Показано слабое влияние параметров задачи на скорость прогрева материала теплопроводящей поверхности.

Ключевые слова:

конденсация, вытеснительная система подачи топлива, жидкое ракетное топливо, газ наддува, математическое моделирование, пленка

Библиографический список

1. Sutton G.P. History of liquid-propellant rocket engines in Russia, formerly the Soviet Union // Journal of Propulsion and Power. 2003. V. 19. N 6. P. 1008‒1037.

2. Sutton G.P. History of liquid propellant rocket engines in the United States // Journal of Propulsion and Power. 2003. V. 19. N 6. P. 978‒1007.

3. Беляев Н.М. Расчет пневмогидравлических систем ракет. М.: Машиностроение, 1983. 219 с.

4. Платов И.В. Эластичные вытеснительные устройства топливных баков // Сибирский журнал науки и технологий. 2013. Т. 49. № 3. С. 140‒142.

5. Беляев Н.М. Системы наддува топливных баков ракет. М.: Машиностроение, 1976. 336 с.

6. Ajaev V.S., Cherkasov S.G. Theoretical study of condensation on cylindrical tube in zero gravity // Proc. Int. Aerospace Congress. Moscow. Russia. August 15‒19. 1994. V. 1. P. 563‒569.

7. Ажаев В.С., Черкасов С.Г. Развитие гидродинамической неустойчивости при пленочной конденсации на цилиндрической трубке в невесомости // Известия РАН. Механика жидкости и газа. 1995. № 6. С. 106‒110.

8. Ажаев В.С., Черкасов С.Г. Теоретическое исследование пленочной конденсации в условиях невесомости // Тепломассообмен-ММФ-96: Труды III Минского межд. форума. Минск. 1996. Т. 4. С. 105‒108.

9. Ажаев В.С., Черкасов С.Г. Стационарный режим конденсации насыщенного пара на конической поверхности в условиях невесомости // Теплофизика высоких температур. 1996. Т. 34. № 5. С. 816‒819.

10. Ajaev V.S., Kuznetsov S.A., Cherkasov S.G. The regimes of stationary film condensation on a cone in microgravity // Proc. of the Int. Symp. on the Physics of Heat Transfer in Boiling and Condensation. Moscow. 1997. P. 561‒564.

11. Ajaev V.S., Kuznetsov S.A., Cherkasov S.G. Film condensation in microgravity under the action of capillary forces // Proc. of the Joint Xth European and VIth Russian Symp. on Physical Sciences in Microgravity. St. Petersburg. 1997. P. 374‒381.

12. Кузнецов С.А., Черкасов С.Г. Стационарная пленочная конденсация насыщенного пара на конической поверхности в условиях микрогравитации // Теплофизика высоких температур. 1998. Т. 36. № 2. С. 347‒350.

13. Kuznetsov S.A., Cherkasov S.G. Investigation of the heat transfer and evolution of the condensate film during saturated vapor condensation on a tube in zero gravity and on a cone in gravity // Russ. J. Eng. Thermophys. 2000. V. 10. N 3. P. 187‒199.

14. Kharangate C. R., Mudawar I. Review of computational studies on boiling and condensation // International Journal of Heat and Mass Transfer. 2017. V. 108. P. 1164‒1196.

15. Vasyliv Y. et al. Modeling condensation on structured surfaces using lattice Boltzmann method // International Journal of Heat and Mass Transfer. 2019. V. 136. P. 196‒212.

16. Fu X., Yao Z., Hao P. Numerical simulation of condensation on structured surfaces // Langmuir. 2014. V. 30. N 46. P. 14048‒14055.

17. Варгафтик Н.Б. Справочник по теплофизическим свойствам газов и жидкостей. М.: Наука, 1972. 720 с.

18. Leng D.E., Comings E.W. Thermal conductivity of propane // Industrial & Engineering Chemistry. 1957. V. 49. N 12. P. 2042‒2045.

19. Зрелов В.Н., Серегин Е.П. Жидкие ракетные топлива. М.: Химия, 1975. 320 с.

20. Большаков Г.Ф. Химия и технология компонентов жидкого ракетного топлива. Л.: Химия, 1983. 320 c.