6 / 18
Характеристики неравнотемпературных систем концентратор–приемник…
ISSN 0236-3941. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Машиностроение. 2017. № 2
71
кущая температура нагрева водорода, принятая равной температуре поверхно-
сти приемника, соответствует закону изменения энергетической освещенности
по поверхности, тепловые потери на собственное излучение снижаются по
сравнению с равнотемпературным приемником, выполненным в виде абсолют-
но черного тела (полостные приемники [4]), что обеспечивает высокие энерге-
тические характеристики системы КП.
Зависимости условной температуры от параметра точности
показаны на
рис. 4. Видно, что с увеличением конечной температуры нагрева водорода по-
нижается уровень значений параметра
, превышение уровня приводит к су-
щественно нелинейному росту условной температуры и, как следствие, резкому
снижению КПД системы КП, сопровождающемуся ростом размеров концентра-
тора и его массы. Анализ решений уравнения (1) показывает, что при значениях
> 0,3
с ростом условной температуры наблюдается снижение температуры
водорода на выходе из приемника. Поэтому условная температура имеет важное
значение для определения характеристик системы КП.
Рис. 4.
Зависимость условной температуры от параметра точности концентратора для раз-
ных заданных температур нагрева водорода на выходе:
1
—
Т
= 2 500 K;
2
—
Т
= 2 800 K;
3
—
Т
= 3 000 K;
4
—
Т
= 3 200 K;
5
—
Т
= 3 500 K;
6
—
Т
= 3 800 K
На рис. 5 представлены значения КПД приемника в зависимости от первона-
чально заданной температуры, уточняемой в процессе итерационного расчета пу-
тем интегрирования дифференциального уравнения (1) для разных значений па-
раметра
. Характер этих кривых зависит в том числе от условной температуры,
неявно определяемой также параметром
. Площадь концентратора при этом
корректируется, что влияет на полную энергию, падающую на приемник.
При постоянной тяге увеличение
приводит к снижению реальной тем-
пературы водорода на выходе (рис. 6), определяющей удельный импульс двига-
теля и массовый расход нагреваемого газа. Здесь возникает компромиссная за-
дача выбора оптимального параметра
, поскольку снижение удельного им-
пульса приводит к увеличению расхода водорода, но одновременно увеличение
приводит как к росту размеров концентратора для обеспечения неизменной