Тепловая математическая модель двухфазного контура с механическим насосом и тепловым гидроаккумулятором

Рост тепловыделения в космических аппаратах с одновременным увеличением их размеров поставил задачу разработки систем терморегулирования, использующих двухфазный кипящий теплоноситель. В нем теплота аккумулируется в виде скрытой теплоты парообразования, что дает возможность переносить значительно большее количество теплоты на единицу массового расхода теплоносителя, чем при применении однофазного теплоносителя. Кроме того, использование теплообмена при кипении позволяет поддерживать температуру объектов практически во всем контуре 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. Прокачка теплоносителя в двухфазных системах обеспечения теплового режима должна выполняться капиллярными или механическими насосами. При большой мощности выгоднее использовать двухфазный кипящий теплоноситель с механическим насосом. Созданию систем терморегулирования на основе двухфазного контура должна предшествовать разработка математической адекватной модели двухфазного кипящего теплоносителя. Предложена математическая модель, с помощью которой можно проанализировать работу двухфазного кипящего теплоносителя, выполнить расчеты гидродинамических и тепломассообменных процессов.

Литература

[1] Maidanik Y.F., Fershtater Y.G. Theoretical basis and classification of loop heat pipes and capillary pumped loops. Proc. of the 10th Int. Heat Pipe Conf., 1997.

[2] Kotlyarov E.Y., Serov G.P. Methods of increase of the evaporators reliability for loop heat pipes and capillary pumped loops. 24th Int. Conf. on Environmental Systems, Society of Automotive Engineers, 1994, paper 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. Int. Conf. Heat Pipes for Space Application, 2009.

[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 ТТ в составе СТР посадочных модулей межпланетных станций для исследования тел солнечной системы. Вестник НПО им. С.А. Лавочкина, 2021, № 4, с. 31–38.

[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. Москва, Машиностроение, 1992. 672 с.

[9] Никонов А.А., Горбенко Г.А., Блинков В.Н. Теплообменные контуры с двухфазным теплоносителем для систем терморегулирования космических аппаратов. Москва, ЦНТИ Поиск, 1991. 302 с.

[10] Рид Р., Праустид Дж., Шервуд Т. Свойства газов и жидкостей. Ленинград, Химия, 1982. 592 с.

[11] 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

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

[13] 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.

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

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

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