Расчет дозы заправки системы терморегулирования с двухфазным контуром

Аннотация

Предложена методика оценки необходимого количества теплоносителя, заправляемого в контурную тепловую трубу, и влияния этой дозы заправки на тепловое состояние контурной трубы. Методом Рунге --- Кутты 4-го порядка точности решена система теплогидравлических уравнений, описывающих тепловое состояние конструкции при ступенчатом задании тепловой нагрузки на испарительный теплообменник. На основании этой модели количество жидкого теплоносителя, необходимого для заправки, выбирается так, что при вертикальном положении контурной тепловой трубы конденсатор и паровой канал оказываются затопленными. Показано, что недозаправка или перезаправка теплоносителя в контурную тепловую трубу слабо влияет на ее работоспособность, за исключением предельных случаев. Если запас жидкого теплоносителя в компенсационной полости небольшой, это может вызвать недостаточное поступление его к фитилю и нарушение нормальной работы контурной тепловой трубы. В случае, когда доза заправки теплоносителя оказывается большой, то компенсационная полость полностью затапливается. При увеличении тепловой нагрузки и рабочей температуры объемное расширение теплоносителя приводит к его перетеканию из компенсационной полости в конденсатор

Просьба ссылаться на эту статью следующим образом:

Борщев Н.О. Расчет дозы заправки системы терморегулирования с двухфазным контуром. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Машиностроение, 2023, № 4 (147), c. 4--15. DOI: https://doi.org/10.18698/0236-3941-2023-4-4-15

Литература

[1] Вершинин С.В., Майданик Ю.Ф. Гибкие миниатюрные контурные тепловые трубы. Тепловые процессы в технике, 2012, т. 4, № 12, с. 559--565.

[2] Борщев Н.О., Антонов В.А. Теплогидравлическая модель двухфазного контура с компенсационной полостью. Тепловые процессы в технике, 2022, т. 14, № 4, с. 167--177. DOI: https://doi.org/10.34759/tpt-2022-14-4-167-177

[3] Zalmanovich S., Goncharov K. Radiators with LHP. Int. Conf. Heat Pipes for Space Application. Moscow, 2009, pp. 17--21.

[4] Рид Р., Праусниц Дж., Шервуд Т. Свойства газов и жидкостей. Л., Химия, 1982.

[5] Копяткевич Р.М., Гуля В.М., Тулин Д.В. и др. Тепловое проектирование и пофрагментная наземная отработка системы обеспечения теплового режима космического аппарата негерметичного исполнения на базе сотопанелей с тепловыми трубами. Космонавтика и ракетостроение, 2010, № 3, с. 33--41.

[6] Панин Ю.В., Антонов В.А., Балыкин М.А. К вопросу проектирования и эксплуатации КТТ в составе СТР посадочных модулей межпланетных станций для исследования тел Солнечной системы. Вестник НПО им. С.А. Лавочкина, 2021, № 4, с. 31--38. DOI: https://doi.org/10.26162/LS.2021.54.4.005

[7] 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, с. 21--30.

[8] Идельчик И.Е. Справочник по гидравлическим сопротивлениям. М., Машиностроение, 1992.

[9] Белов А.Е., Великанов А.А., Ильмов Д.Н. и др. Расчетно-экспериментальное исследование работы контурной тепловой трубы в стационарном режиме. Теплоэнергетика, 2022, № 3, с. 50--62. DOI: https://doi.org/10.1134/S004036362203002X

[10] Афанасьев В.Н., Недайвозов А.В. Экспериментальное исследование теплогидравлических характеристик контурной тепловой трубы с открытой компенсационной полостью. Наука и образование: научное издание МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2016, № 11, с. 38--54. URL: http://engineering-science.ru/doc/849572.html

[11] Майданик Ю.Ф., Пастухов В.Г., Иванов А.В. Исследование работы контурной тепловой трубы с несколькими источниками тепла различной мощности. Решетневские чтения, 2017, т. 1, с. 145--146.

[12] Майданик Ю.Ф., Вершинин С.В., Пастухов В.Г. Охлаждающая панель с контурными тепловыми трубами для неравномерно распределенных источников тепла. Решетневские чтения, 2015, т. 1, с. 206--208.

[13] Майданик Ю.Ф., Пастухов В.Г., Вершинин С.В. Разработка и применение миниатюрных контурных тепловых труб. Решетневские чтения, 2014, т. 1, с. 90--91.

[14] Ван Юй, Денисов О.В., Денисова Л.В. Моделирование охлаждения процессора в наноспутнике с помощью контурных тепловых труб. Вестник Российского университета дружбы народов. Сер. Инженерные исследования, 2019, т. 20, № 3, с. 211--219. DOI: https://doi.org/10.22363/2312-8143-2019-20-3-211-219

[15] Maidanik Yu.F., Fershtater Yu.G. Theoretical basis and classification of loop heat pipes and circuits with capillary pumping. 10th Int. Conf. on Heat Pipes. Stuttgart, Germany, 1997.

[16] Kotlyarov E.Y., Serov G.P. Methods for improving the reliability of evaporators for contour heat pipes and circuits with capillary pumping. 24th Int. Conf. on Environmental Systems, Society of Automotive Engineers, 1994, report 941578.

[17] Борщев Н.О., Сорокин А.Е., Белявский А.Е. Разработка тепловой математической модели контурной тепловой трубы с тепловым гидроаккумулятором. СТИН, 2019, № 9, с. 37--40.

[18] Минаков А.В., Гузей Д.В., Жигарев В.А. Турбулентная вынужденная конвекция наножидкостей в круглом канале. Ученые записки Казанского университета. Сер. Физико-математические науки, 2015, т. 157, № 3, с. 85--96.

[19] Борщев Н.О., Юранев О.А. Теоретическая оценка времени захолаживания бака жидкого водорода при испытании на прочность. Известия высших учебных заведений. Машиностроение, 2021, № 12, с. 83--89. DOI: http://dx.doi.org/10.18698/0536-1044-2021-12-83-89

[20] Аминов Д.М., Хафизов Ф.М. Экспериментальная оценка теплоотдачи инфракрасного нагревательного элемента. Инновационная наука, 2016, № 8-2, с. 16--18.

[21] Алифанов О.М., Иванов Н.А., Колесников В.А. Методика и алгоритм определения температурных зависимостей теплофизических характеристик анизотропных материалов из решения обратной задачи. Вестник МАИ, 2012, т. 19, № 5, с. 14--20. URL: https://vestnikmai.ru/publications.php?ID=35690

[22] Князев В.А., Никулин К.С. Эффективный коэффициент теплоотдачи в плоских щелях с неоднородным обогревом. Вопросы атомной науки и техники. Сер. Физика ядерных реакторов, 2016, № 1, с. 56--64.