Тепловая математическая модель контура с капиллярной прокачкой теплоносителя, включающего несколько насосов-испарителей и конденсаторов


DOI: 10.34759/tpt-2022-14-8-362-374

Авторы

Борщев Н. О.*, Денискина А. Р.**

Физический институт им. П.Н. Лебедева Российской академии наук, Ленинский пр., 53, Москва, 119991, Россия

*e-mail: www.moriarty93@mail.ru
**e-mail: dar@mai.ru

Аннотация

В настоящее время все сильнее идут разработки систем терморегулирования космических аппаратов, использующих двухфазный испарительно-конденсационный теплоноситель. В таких теплоносителях тепло аккумулируется в виде скрытой теплоты парообразования, что позволяет переносить значительно большее количество тепла на единицу массового расхода теплоносителя, чем в случае применения однофазных теплоносителей. Кроме того, использование теплообмена при кипении позволяет поддерживать температуру объектов практически на всей протяженности контура близкой к температуре кипения выбранного теплоносителя. Все процессы теплопередачи, протекающие при изменении агрегатного состояния вещества, происходят значительно интенсивнее, чем при обычном конвективном теплообмене, поэтому масса теплообменных аппаратов, арматуры и регулирующих органов двухфазного контура будет значительно меньше их массы в контуре с однофазным теплоносителем. В данной работе предлагается теплогидравлическая модель контурной тепловой трубы с несколькими радиаторами и испарителями, что позволит увеличить эксплуатационный диапазон температур целевой аппаратуры при ее штатном функционировании на внешнеатмосферном участке полета.

Ключевые слова:

тепловая труба, теплообмен, конвекция, системы обеспечения теплового режима

Библиографический список

  1. Maidanik Y. et al. Theoretical Basis and Classification of Loop Heat Pipes and Capillary Pumped Loops. 10th International Heat Pipe Conference. Stuttgart, 1997, pp. 34–37.
  2. Kotlyarov E.Y., Serov G.P. Methods of Increase of the Evaporators Reliability for Loop Heat Pipes and Capillary Pumped Loops. Paper 941578. 24th International Conference on Environmental Systems, Society of Automotive Engineers. June 1994. pp. 125–127. URL: https://doi.org/10.4271/941578
  3. Вершинин С.В., Майданик Ю.Ф. Гибкие миниатюрные контурные тепловые трубы // Тепловые процессы в технике. 2012. № 12. С. 559–565.
  4. Zalmanovich S., Goncharov K. Radiators with LHP. International conference «Heat Pipes for Space Application». Moscow, 15–18 September, 2009, pp. 4–7.
  5. Праусниц Дж., Рид Р., Шервуд Т. Свойства газов и жидкостей. Ленинград, 1982. 592 с.
  6. Копяткевич Р.М., Гуля В.М., Тулин Д.В., Шабарчин А.Ф. Тепловое проектирование и пофрагментная наземная отработка системы обеспечения теплового режима космического аппарата негерметичного исполнения на базе сотопанелей с тепловыми трубами // Космонавтика и ракетостроение. 2010. Вып. 3(60). С. 33–41.
  7. Панин Ю.В., Антонов В.А., Балыкин М.А. К вопросу проектирования и эксплуатации ТТ в составе СТР посадочных модулей межпланетных станций для исследования тел солнечной системы // Вестник «НПО им. С.А. Лавочкина». 2021. № 4. С. 31–38.
  8. Гакал П.Г., Рузайкин В.И., Турна Р.Ю. и др. Экспериментальный стенд для исследования теплогидравлических процессов в системе терморегулирования телекоммуникационного спутника // Авиационно-космическая техника и технология. 2011. № 5 (82). С. 55−62.
  9. Идельчик И.Е. Справочник по гидравлическим сопротивлениям. Москва: Машиностроение, 1975. 672 с.
  10. Никонов А.А., Горбенко Г.А., Блинков В.Н. Теплообменные контуры с двухфазным теплоносителем для систем терморегулирования космических аппаратов. Москва, 1991. 37 c.
  11. Shaenko A.Yu., Milyutin D.S. Heat transfer in the radiation shields of large space telescopes. Physics conference, 2010, vol. 55, no. 4, pp. 172−175.
  12. Kuznetsov G.V., Kozlobrodov A.N., Sandu S.F. Heat transfer in the instrument modules of space vehicles. Heat Transfer Research, 2003, vol. 34, no. 1–2, pp. 135−141.
  13. Semena N.P. The use of scale models in ground tests reproducing heat transfer in space. Thermophysics and Aeromechanics, 2014, vol. 21, no. 1, pp. 45−55.
  14. Testi D. Ion injectionas an effective technique of heat transfer enhancement in space. Journal of Thermophysics and Heat Transfer, 2007, vol. 21, no. 2, pp. 431−436.
  15. Baek Y., Jung E.G. Heat transfer perfomances of loop heat pipe for space vehicle thermal control under bypass line opration. International Journal of Heat and Mass Transfer, 2022, vol. 194, pp. 123–127.
  16. Коновалов Д.А., Кожухов Н.Н., Дроздов И.Г. Моделирование процессов теплопереноса в микроканальных теплообменниках систем управления космической техники // Решетневские чтения. 2015. Т. 1. С. 203−205.
  17. Fayazova Z.K. Boundary control of the heat transfer process in the space. Russian Mathematics, 2019, vol. 63, no. 12, pp. 71−79.

mai.ru — информационный портал Московского авиационного института

© МАИ, 2018-2024