Об эффективности оребрения охлаждаемой поверхности ребрами с внутренними источниками теплоты

Рассмотрены особенности теплообмена в ребрах (стержнях), внутри которых имеются равномерно распределенные в объеме внутренние источники теплоты. Получены аналитические зависимости, позволяющие анализировать и количественно оценивать эффективность оребрения поверхности. В качестве практического приложения рассмотрена задача, связанная с возможностью использования таких ребер в конструкции мощных водоохлаждаемых газоразрядных источников излучения, оболочки которых могут быть выполнены из лейкосапфира. Показано, что наличие в ребрах внутреннего тепловыделения уменьшает теплоотвод от охлаждаемой стенки по сравнению с ребрами без внутренних источников теплоты и на уровне тепловыделения, характерном для работы мощных газоразрядных источников излучения, слабо влияет на эффективность оребрения. Отмечено, что оребрение оболочек из лейкосапфи-ра заметно увеличивает эффективность их охлаждения, позволяет снизить расход охлаждающей жидкости и, как следствие, уменьшить гидравлическое сопротивление проточного тракта. Но решающее значение в этом случае приобретают технология изготовления и решение вопросов эксплуатации оболочек с тонкими ребрами из хрупкого материала.

Литература

[1] Сычков А.Е. Роль эффективных систем охлаждения в современных компрессорных установках // МегаПаскаль. 2009. № 4. С. 36-40.

[2] Чичиндаев А.В. Оптимизация пластинчато-ребристых теплообменников. Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2003. 399 с.

[3] Кунтыш В.Б., Кузнецов Н.М. Тепловой и аэродинамические расчеты теплообменников воздушного охлаждения. СПб.: Энергоатомиздат. 1992. 280 с.

[4] Криогенные системы / А.М. Архаров и др. Т. 2. Основы проектирования аппаратов, установок и систем. М.: Машиностроение, 1999. 720 с.

[5] Дульнев Г.Н. Тепло- и массообмен в радиоэлектронной аппаратуре. М.: Высш. шк., 1984. 248 с.

[6] Роткоп Л.Л., Спокойный Ю.Е. Обеспечение тепловых режимов при конструировании радиоэлектронной аппаратуры. М.: Сов. радио, 1976. 232 с.

[7] Добровольский М.В. Жидкостные ракетные двигатели. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2011. 486 с.

[8] Кудрявцева Н.С. Основы проектирования эффективных систем терморегулирования космических аппаратов. М.: Изд-во МАИ. 2012. 226 с.

[9] Дональд Б. Маккей. Конструирование космических силовых установок / пер. с англ. В. Самсонова. М.: Машиностроение. 1996. 348 с.

[10] Фаворский О.Н., Каданер Я.С. Вопросы теплообмена в космосе. М.: Высш. шк., 1972. 280 с.

[11] Выдрик Г.А., Соловьева Т.В., Харитонов Ф.Я. Прозрачная керамика. М.: Энергия. 1980. 96 с.

[12] Ветров В.Н. Оптические свойства и технология пластически деформированных кристаллов. Дисс. ... д-ра техн. наук. С.Пб. 2012. 311с.

[13] Теплофизические свойства оксидов алюминия и магния Л120з,MgO. Электронный справочник теплофизика. URL: http://thermalinfo.ru/publ/tver-dye_veshhestva/oksidy/teploemkost_oksida_aljuminija_i_magnija/21-1-0-209 (дата обращения 02.02.2013).

[14] Полежаев Ю.В. Быть или не быть гиперзвуковому самолету? // ИФЖ. 2000. Т. 73. № 1. С. 5-10.

[15] Железнякова А.Л., Суржиков С.Т. Численное моделирование гиперзвукового обтекания модели летательного аппарата Х-43 // Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Машиностроение. 2010. № 1. С. 3-19.

[16] Елисеев В.Н., Товстоног В.А. Анализ технических возможностей создания высокоэффективных установок радиационного нагрева для тепловых испытаний аэрокосмической техники // Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Машиностроение. 2011. № 1. С. 57-70.

[17] Merzlikin V., Timonin V., Ojeda M.G., Sidorov O. New selectively absorbing and scattering heat-insulating coatings of the combustion chamber for low-heat-rejection diesel // SAE Technical Papers. Paper 2007-01-1755. P. 1-12. DOI: 10.4271/200701-1755

[18] Merzlikin V., Timonin V., Tovstonog V. Optimal spectral optical and thermo radiating characteristics of semitransparent heat-insulating coatings for low-heat-rejection diesel engines // SAE Technical Papers. 9th Int. Conf. on Eng. for Automobile - ICE2009. Capri-Naples. 2009. Paper ICE09-0037. P. 1-10 (Book Abstr. ICE2009. P. 41). DOI: 10.4271/2009-24-0116

[19] Мерзликин В.Г., Бекаев А.А., Сутугин В.Г., Кузнецов Ю.А. Полупрозрачное теплозащитное покрытие с отражающим оксидированным подслоем // Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Машиностроение. 2012. № 4. С. 16-29.

[20] Красс М.С., Мерзликин В.Г. Радиационная теплофизика снега и льда. Л.: Гидро-метеоиздат, 1990. 261 с.

[21] Merzlikin V., Krass M., Cheranev S., Aloric A. Simulation of the ocean’s spectral radiant thermal source and boundary conditions // AIP Conference Proceeding. 2013. Vol. 1531. P. 947-950. DOI: 10.1063/1.4804928

[22] Елисеев В.Н. К расчету радиационно-кондуктивного теплообмена в системе замкнутой частично прозрачной оболочки // ИФЖ. Т. 73. № 1. 2000. С. 107-112.

[23] Зарубин В.С. Об оптимальной геометрии оребрения на поверхности теплообмена // Изв. вузов. Сер. Машиностроение. 1968. № 3. С. 87-92.

[24] Зарубин В.С. Температурные поля в конструкции летательных аппаратов. М.: Машиностроение. 1966. 216 с.