Введение к работе
Актуальность проблемы. Развитие и освоение высокоэффективных энергетических установок требует исследования нових способов интенсификации процессов тешюмассопереноса, поскольку современные теплоизоляционные покрытия пока не способны полностью ограничить тешюпритоки, в частности, к низкокипящим компонентам, а существующие для этой цели метода и системы термостатирования в ряде случаев оказываются неэффективными. Проблема повышения эффективности и компактности систем термостатирования является чрезвычайно актуальной и связна с решением ряда вопросов, которые сводятся, в первую очередь, к уменьшению массы этих систем и увеличению сроков их функционирования. Процессы тепломассобмена в каналах и способы их интенсификации в разные годы изучались российскими учеными Г.А.Дрейцером, Э.К.Калининым, В.В.Фалеевым и др.
Вместе с том разработка 'сублимационных систем термостатирования нуждается во всесторонних теоретических и экспериментальных исследованиях процессов топломассопероноса, так как известные методы анализа этих процессов в ряде случаев не дают исчершва-ивдх ответов на вопросы, возникающие при проектировании таких систем. Имеющиеся сегодня в литературе сведения но данной проблеме касаются в основном устройств с малой холодопроизводитолъ-ностью.
Данная работа выполнялась в соответствии с комплексным планом научно-исследовательских работ Воронежского государственного технического университета (Гос. per. Л 01960010698) и в соответствии с инновационной научно-технической программой (Приказ ГК РФ по высшему образованию № 38Є от 22.06.92 г.).
Целью настоящей работы является разработка метода расчета одного из способов интенсификации процессов тешюмассопереноса в каналах сублимациошшх, устройств, его экспериментальная проверка и выбор на его основе рациональной схемы охлаждения.
Для достижения этой цели были поставлены следующие задачи:
1. Разработка метода расчета двумерного поля скоростей в
канале при наличии подвижной сублимирующей поверхности и отсосе
паров через проницаемую тенлонапрякенную стенку в условиях разре
женной среды.
2. Получение точного решения задачи о распределении темпера
туры в полости канала с учетом температурного скачка.
3.' Экспериментальные исследования теплообмена в щелевом -канале при течении процесса сублимации.
Научная новизна. В данной работе разработана методика расчета процессов топломассопереноса ь каналах сублимациошшх устройств при наличии перемещающейся сублимирующей стенки, организации движения сублимирующих паров и отсосе. их через проницаемую тешіонапряженную поверхность. Для решения задачи привлекались граничные условия, учитывающие эффект проскальзывания и температурного скачка на ограничивающих поверхностях.
На защиту выносятся: 1. Теоретическое обоснование' области применения для изделий новой техники сублимациошшх систем термостатирования.
-
Результаты теоретического исследования влияния точения сублимирующих паров на теплоперенос в узких щелевых каналах.
-
Результаты оценки эффективности разнообразных способов интенсификации процесса' топломассопереноса в сублимационных каналах.
-
Результаты экспериментальных исследований одного из возможных способов интенсификации процесса тешюпереноса в сублимационном канале.
-
Рекомендации по рациональному выбору охлаждения для реальной системы термостатирования.
Практическое значение и реализация результатов. Разработанный метод расчета процессов тепломассопереноса в системах сублимационного термостатирования и выполненные эксперименты проводились с целью промышленного использования при проектировании и создании криос'истем для изделий ракетно-космической техники.
Полученные результаты дают возможность:
-
Создавать эффективные сублимационные теплообменники.
-
Оценить рациональность способов интенсификации теплообмена в каналах при наличии подвижных сублимирующих стенок, отсосе паров через проницаемые "нагретые" стенки и их комбинации.
Результаты практической реализации и внедрения состоят в использовании метода расчета интенсификации процессов топломассопереноса в сублимационных системах термостатирования в практике ракетно-космической корпорации "Энергия" имени академике С.П.Королева (г.Королев Московской области).
Материалы диссертационной работы используются в курсе "Теп- . ломассообмен" Воронежского государственного технического университета, при выполнении лабораторных, курсовых и дипломных работ
для студентов специальности 100070 - промышленная теплоэнергетика .
Апробация результатов выполненных по томе диссертации исследований проводилась на III Китайско-Российско-Украинском симпозиуме по проблемам астронавтики и космической технологии (КНР, г. Кси-Ань, 1994 г.), на Первой Российской национальной конференции по теплообмену (г. Москва, 1994 г.), на молодежной научной конференции "XXI Гагаринские чтения" (г. Москва, 1995 г.). на регио-. нальном семинаре "Процессы теплообмена в энергомашиностроении" (г. Воронеж, 1993-1997 гг.), в Воронежском государственном техническом университете ежегодно с 1993 г. по 1997 г., в РКК "Энергия" им. академика С.П.Королева (г.Королев Московской обл., 1995-1997 гг.).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 7 печатных работ.
Структура и объец работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, виводов, приложений. Объем диссертации: 11Q страниц машинописного текста, включающих 2 фотографии, 32 рисунка, список литературы из 84 наименований.