Содержание к диссертации
Введение
1. Интенсификация теплообмена в системах сублимационного термостатирования 10
1.1 Состояние вопроса по проблеме сублимационного термостатирования 10
1.2 Основные типы систем низкотемпературного сублимационного охлаждения 15
1.3 Методы интенсификации и особенности течения процессов тепломассопереноса при сублимации в узких щелевых каналах 22
2. Математическое моделирование тепломассопереноса при сублимации в зазоре между вращающимися дисками 35
2.1 Постановка задачи о массо- и теплопереносе в междисковом пространстве 35
2.2 Решение задачи 37
3. Компьютерное моделирование тепломассопереноса при течении процесса сублимации в щелевом зазоре между вращающимися дисками 58
3.1. Построение алгоритма для численного анализа результатов процесса сублимации в междисковом пространстве 58
3.2. Численный анализ результатов процесса тепломассопереноса при течении процесса сублимации в щелевом зазоре между вращающимися дисками 60
4. Экспериментальные исследования процесса сублимации в щелевом зазоре между вращающимися дисками 78
4.1 Описание экспериментальной установки 78
4.2 Описание экспериментальной модели и методики проведения опытов 81
4.3 Математическая обработка полученных результатов 85
4.4 Результаты экспериментальных исследований 89
Выводы 92
Список использованной литературы 93
Приложения 102
- Основные типы систем низкотемпературного сублимационного охлаждения
- Методы интенсификации и особенности течения процессов тепломассопереноса при сублимации в узких щелевых каналах
- Численный анализ результатов процесса тепломассопереноса при течении процесса сублимации в щелевом зазоре между вращающимися дисками
- Описание экспериментальной модели и методики проведения опытов
Введение к работе
Актуальность темы. Одна из тенденций современного развития новой техники заключается в широком применении криогенных продуктов, таких как метан, водород, кислород. Применение указанных продуктов в будущем позволит не только во многом решить энергетические проблемы, но и в значительной мере экологические. Особенно это актуально в связи с перспективой широкого развития водородной энергетики. Все это требует совершенствования методов тер-мостатирования при криогенных температурах и разработки соответствующих технологий и устройств.
Из существующих для этой цели способов одним из наиболее эффективных является сублимационное охлаждение при помощи теп-лообменных устройств, использующих в качестве рабочих тел различные твердые хладагенты. В настоящее время уже созданы сублимационные аккумуляторы холода, в которых применяются такие хладагенты, как углекислота, азот, аргон и другие. Эти системы предназначены для работы в условиях незначительных тепловых разгрузок, не превышающих 0,5 - 1,0 Вт.
Создание сублимационных криостатирующих устройств со значительной холодопроизводительностью требует проведения широкого комплекса исследований, в частности, поиска оптимальных решений при разработке компактных теплообменных устройств; выбора хладагентов для соответствующего диапазона температуры термостатиро-вания.
Недостатком известных сублимационных систем является нестабильность теплообменных характеристик, обусловленная образованием и ростом зазоров между теплопередающей поверхностью и сублимирующим хладагентом. Основной проблемой при создании таких устройств является обеспечение устойчивости процесса, пространственной стабилизации зоны сублимации при непрерывной подаче охладителя.
Таким образом, задача термостабилизации при хранении и использовании криогенных продуктов в различных отраслях современной техники и науки требует всестороннего теоретического и экспериментального исследования.
Данная диссертационная работа выполнялась в рамках научного направления «Физико-технические проблемы энергетики и экологии», темы ГБ.96.12. per. №01910011394 и ГБ.01.12 per. № 01200117677.
РОС, НАЦИОНАЛЬНА» і БИБЛИОТЕКА
Цель и задачи исследования. Целью настоящей работы является моделирование процессов тепломассопереноса при сублимации в узких щелевых каналах и вращении ограничивающих поверхностей.
Для достижения указанной цели были поставлены следующие задачи:
обобщение результатов теоретических исследований по проблеме тепломассопереноса при сублимации в узких щелевых каналах;
разработка аналитической методики расчета тепломассопереноса в узких сублимационных каналах, расположенных между вращающимися стенками, одна из которых сублимирует. Отсос сублимирующего пара производится через проницаемую поверхность;
решение задачи о распределении поля температур в узких сублимационных каналах при изменении скоростей вращения ограничивающих стенок и отсосе паров через проницаемые поверхности при граничных условиях, учитывающих температурный скачок;
4) проведение вычислительного эксперимента по описанию
процессов тепломассопереноса при сублимации в зазоре между вра
щающимися дисками;
5) экспериментальные исследования теплообмена в щелевом ка
нале при наличии вращения сублимирующей поверхности.
Научная новизна
Предложена математическая модель, описывающая поля скоростей и тепловое состояние в узких сублимационных каналах, расположенных между вращающимися стенками, одна из которых сублимирует. На основе предложенной схемы разработана методика расчета поля скоростей в каналах. Отсос сублимирующего пара производится через проницаемую поверхность с учетом проскальзывания.
Получено аналитическое решение задачи о распределении поля температур в узких сублимационных каналах с граничными условиями, учитывающими температурный скачок для различных способов интенсификации тепломассопереноса: изменении скоростей вращения ограничивающих стенок и отсосе паров через проницаемые поверхности.
Составлен пакет программного обеспечения, реализующий разработанные методы расчета температурных полей и позволяющий проводить сравнение и выбор наиболее эффективного метода в зависимости от исходных данных.
Создана экспериментальная установка, позволяющая моделировать условия работы сублиматоров при давлениях 1-Ю5 Па и вращении ограничивающих стенок канала при различных скоростях с одновременным отсосом сублимирующих паров через проницаемую стенку.
Результаты экспериментальных исследований на моделях сублимационных теплообменников могут использоваться для выработки практических рекомендаций по обеспечению эффективной работы систем сублимационного охлаждения.
Достоверность результатов. Для теоретического описания изучаемых процессов использовались классические уравнения тепло-массопереноса. Основные выводы и положения диссертации базируются на современных численных методах, применимость которых подтверждена современной расчетной практикой, и учитывают физические особенности исследуемых процессов.
Практическая значимость настоящей диссертационной работы состоит в том, что разработаны математическая модель и методика расчета тепломассопереноса при сублимации в узком зазоре между вращающимися поверхностями, которые дают возможность:
Анализировать эффективность охлаждения теплонапряжен-ных элементов конструкций энергоустановок, что позволяет более точно прогнозировать работоспособность подобным конструкций в реальных условиях эксплуатации.
Оценивать рациональность способов интенсификации массо-и теплопереноса при течении разреженной или вязкой сред.
Созданная экспериментальная модель позволяет проводить оценку влияния давления и скоростей вращения стенок на тепломас-соперенос в зазоре.
Разработанное программное обеспечение для расчета значений составляющих вектора скорости и температурного поля в зазоре между вращающимися дисками может служить основой для проектирования и создания эффективных сублимационных теплообменников.
Разработанные математические модели, аналитические и численные методы решения используются в лекционных курсах кафедры ТиПТЭ «Теплотехника» и «Тепломассообмен».
Апробации работы. Материалы диссертации докладывались и обсуждались на Украино-Российско-Китайском симпозиуме по космическим технологиям (Украина, 1996г.); Всероссийской молодежной научной конференции "XXIII Гагаринские чтения" (Москва,
1997г.) и на региональном межвузовском семинаре по тепломассообмену в Воронежском государственном техническом университете (Воронеж, 1996, 1998-2003).
Публикации. По теме диссертации опубликованы 8 научных работ.
В работах, опубликованных в соавторстве и приведенных в конце автореферата, лично соискателю принадлежит: в /3/ - разработка математической модели для изучения тепломассопереноса при сублимации в щелевом зазоре между вращающимися дисками; в/5/- проведение численного эксперимента по описанию тепломассопереноса в узком щелевом канале при вращении ограничивающих стенок; в /6/ -проектирование и разработка экспериментальной модели для изучения сублимации в междисковом пространстве; в/7/- экспериментальное исследование тепломассопереноса в зазоре между дисками, один из которых сублимирует.
Структура и объём работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав и основных выводов. Объём диссертации составляет 129 страниц, включающих 28 рисунков, 4 таблицы и список литературы из 79 наименований.
Основные типы систем низкотемпературного сублимационного охлаждения
Системы сублимационного криостатирования обладают рядом преимуществ по сравнению с машинными системами. Это отсутствие энергопотребления и вибрационных помех, высокая производительность, возможность обеспечения надежной стабильности температуры объекта охлаждения в весьма широком диапазоне температур. Кроме того, они сохраняют высокую надежность функционирования, обусловленную относительно простым конструктивным решением. К тому же сублимационные системы криостатирования совершенно не нуждаются в разделении фаз, т.к. рабочие криоагенты находятся в твердом и газообразном состояниях /7,22/. В атмосферных условиях сублимируют немногие материалы - такие как твердая углекислота, графит, нафталин. Однако, если давление паров данного вещества над его поверхностью меньше давления в тройной точке, то в этих условиях практически все вещества могут сублимировать. Поэтому наиболее полно преимущества сублимирующей теплозащитной системы могут раскрыться в условиях естественного вакуума, где нет необходимости в принудительной откачке паров.
Выбор сублимирующего криоагента должен определяться температурными условиями термостатируемого объекта, физическими свойствами окружающей среды, характером и интенсивностью тепловой нагрузки, требованиями по эффективности и надежности функционирования защищаемой конструкции. К вопросу выбора оптимальных параметров систем хранения криогенных продуктов обращены работы /23-25/. В частности, в источнике /24/ проведен обширный термодинамический анализ режимов хранения: 1 - бездренажный режим хранения с постоянным нагревом криогенного компонента, частично заполняющего сосуд до температуры конденсации Тк, при которой конденсированная фаза заполнит весь объем; 2 - бездренажное хранение в первом режиме до температуры Тк, и последующее дренирование паров в изотермических условиях; 3 - изотермическое хранение при исходной температуре с постоянным дренированием образующихся паров; 4 - изотермическое хранение с дренированием паров при исходной температуре и дальнейший бездренажный нагрев с повышением температуры до Тк, затем снова дренирование паров в изотермических условиях Т - const до конца хранения; 5 - нагрев конденсированной фазы, заполняющей весь объем сосуда, от исходной температуры до Тк по линии равновесия (конденсированная фаза -пар) с испарением и дренированием избыточного объема, возникающего вследствие термического расширения конденсированной фазы и последующее изотермическое дренирование паров при температуре Тк- const. В результате проведенного анализа в работе /24/ были сформулированы следующие рекомендации. 1. Длительное автономное хранение криогенных веществ целесообразно начинать в твердом состоянии. 2. Для аргона, азота и кислорода наименьшие потери достигаются в четвертом режиме хранения. 3. Оптимальным, из рассматриваемых методов хранения водорода, является режим изотермического хранения при минимально возможной температуре и с непрерывным дренированием паров, а также с использованием запаса их холода на экранах. Авторы работы /23/ рассматривали следующие варианты систем хранения криогенных веществ. 1. Криогенный сосуд (КС) окружен пакетом слоисто-вакуумной изоляции (СВИ), заключенным между стенками КС и внешним кожухом. 2. Вариант аналогичен первому, только в пакете СВИ находится экран, охлаждаемый отходящими парами хранимого вещества. 3. Экран, расположенный в толщине СВИ, охлаждается холодильной машиной (ХМ) и парами хранимого вещества. 4. Тепловая изоляция содержит два экрана: первый охлаждается парами хранимого вещества и отделен от КС вакуумным зазором, второй расположен в толщине пакета СВИ, заключенного между первым экраном и внешним кожухом, и охлаждается ХМ и парами хранимого вещества, т.е. представляет собой комбинацию второго и третьего вариантов.
Отмечается, что сложные схемы третьего и четвертого вариантов нет смысла применять при малых сроках хранения криогенного продукта. Термодинамический анализ режимов хранения криогенных веществ, проведенный в исследовании /23/, базируется на запасе холода, имеющегося в результате предварительного захолаживания системы. Поэтому, даже при оптимальном варианте, время хранения весьма ограничено и может оказаться недостаточным по условиям эксплуатации. При необходимости хранения на борту космического летательного аппарата криогенного компонента топлива в жидком состоянии, т.е. готовым к использованию в любой момент времени (от нескольких суток до одного-двух месяцев), оптимальным вариантом может оказаться применение сублимационной системы. Выбор хладагента для сублимационного охлаждения определяется требуемой температурой или диапазоном температур, теплотой фазового перехода при сублимации и давлением в тройной точке, следовательно, возможностью обеспечения устойчивого течения процесса сублимации. В таблице 1.1 представлены данные по некоторым хладагентам /4,9/.
Методы интенсификации и особенности течения процессов тепломассопереноса при сублимации в узких щелевых каналах
Наиболее эффективным способом интенсификации процесса теплопереноса при использовании отвердевших газов является создание принудительного контакта тепловыделяющей поверхности и криоагента /8,22/. Схематично этот метод проиллюстрирован на рис. 1.3 - а), б). Твердый хладагент 1 непрерывно поджимается к "горячей" поверхности 2, например, к ребру теплообменного аппарата с одной (а) или двух (б) сторон. Однако в большинстве случаев геометрия охлаждаемой поверхности не позволяет использовать данный метод. Поэтому в работах /53-59,71/ предлагаются следующие варианты интенсификации процесса теплопереноса в узких сублимационных каналах (рис. 1.3 - в-е): в) интенсификация процесса тепломассопереноса достигается за счет принудительного отсоса (V0) сублимирующих паров из полости канала, что позволяет интенсифицировать непосредственно процесс сублимации и увеличить конвективную составляющую теплопереноса; г) интенсивность сублимации повышается за счет отсоса паров, а организация вращения сублимирующего диска с частотой о приводит к повышению конвективной составляющей теплопереноса; д) непроницаемый нижний диск заменен проницаемым; отсос сублимирующих паров осуществляется через тепдонапряженную поверхность, что приводит к ее охлаждению; е) при наличии проницаемого нижнего диска вводится вращение верхней сублимирующей поверхности; этот вариант представляется наиболее эффективным с точки зрения охлаждения «горячей» поверхности и наиболее универсальным для расчета: при со=0 - переходит в вариант д); при Vo=0 - в вариант г); при to=0. Vo-0 - в вариант в). Рассмотрим классификацию режимов течения газа вблизи ограничивающей поверхности /29/: - режим сплошной среды или континуумный (Навье-Стоксовский); - режим скольжения; - свободно-молекулярный режим. Для каждого из режимов в связи с физическими особенностями влияния межмолекулярных столкновений имеются различия в методах расчета.
В начале 50-х годов считалось, что для описания течения значительно разреженных газов могут служить уравнения более высоких приближений, чем уравнения Навье-Стокса - Барнеттовские, супербарнеттовские и т.д. Однако проведенные эксперименты, направленные на изучение структуры ударной волны, поглощение и рассеивание ультразвука, температурных и скоростных полей у стенки, показали, что Барнеттовские уравнения теряют справедливость в ряде случаев быстрее, чем уравнения Навье-Стокса. Уравнения Барнетта и высших приближений не имеют более широких пределов применимости по сравнению с уравнениями Навье-Стокса. Граничными условиями нулевого приближения для этих уравнений является условиями "прилипания", а первого приближения - условия скольжения и температурного скачка /29/ значения температуры и скорости газа при у = 0; kt = 0,827; кг = 1,012; кз = 0,43; а э - коэффициент аккомодации; і -длина свободного пробега. Таким образом, уравнения Навье-Стокса с граничными условиями первого приближения имеют достаточно широкий диапазон применения. Рассмотрим подробнее процессы, протекающие при сублимации в узких зазорах. В большинстве работ, где изучается сублимация в щелевых каналах, принимается предположение о постоянстве термодинамических параметров вдоль канала. Такое допущение делает возможным решение ряда теоретических задач. Так, рассматривая в работе /30/ ламинарное изотермическое течение газа в узком зазоре между сублимирующими дисками при критерии Рейнольдса Re=(3-30) 10"3, показано, что изменение температуры по радиусу щели заметно только вблизи оси симметрии. Вне этой окрестности температура практически постоянна. Увеличение высоты зазора не влияет на характер распределения температуры, В то же время изменение давления и скорости в щели зависит от ее высоты и общего давления окружающей среды. Большой перепад давления вдоль щели наблюдается только при сильном разрежении и малой высоте зазора - (h 2 мм). Если эти условия не выполняются, то перепад давления вдоль радиуса щели незначителен. Привлечение для решения задачи уравнений Навье-Стокса с введением в граничные условия дополнительных членов /31/, учитывающих проскальзывание и температурной скачок на границе потока с поверхностью стенок, приводит к более точным результатам, чем в /30/, где пренебрежение влиянием эффекта проскальзывания приводит к завышению давления в центре дисков примерно на 30 % (рис. L5). В /32/ рассматривается течение пара между дисками при сублимации в зазоре с различной интенсивностью вдува при больших числах Рейнольдса. Задача решается методом сращивания внешних и внутренних асимптотических разложений. В результате отыскивается распределение скорости по высоте канала. В работе иллюстрируется метод решения аналогичной задачи при односторонней сублимации.
Численный анализ результатов процесса тепломассопереноса при течении процесса сублимации в щелевом зазоре между вращающимися дисками
Графики, представленные на рис. 3.2-3.13, характеризуют поведение составляющих вектора скорости при течении процесса сублимации в зазоре между вращающимися дисками. Кривые, отображенные на рис. 3.2-3.5 дают возможность наблюдать характер и направление осевой компоненты вектора скорости W . Рис, 3.2 позволяет видеть зависимость вертикальной составляющей от коэффициента инжекции р при его изменении в диапазоне от -I до 0,5. Осевая компонента вектора скорости прямо пропорционально увеличивается при увеличении коэффициента отсоса. Наиболее ярко это проявляется в нижней части междискового канала, около нагретого диска. Зависимости W от al и a2 , которые менялись на интервале -50-50, представлены на рис. 3.3, 3.4 и говорят о том, что их увеличение приводит к незначительному росту вертикальной составляющей, особенно на средних высотах. При изменении числа Рейнольдса от ОД до 0,4 наблюдается сильный рост значения осевой компоненты вектора скорости, который наиболее ярко выражается в срединной области канала. Из графиков, показанных на рис. 3.6-3.9 можно определить поведение второй составляющей вектора скорости V . Рис. 3.6 подтверждает ее зависимость от коэффициента инжекции р\ показывая ее сильное увеличение на средних высотах зазора, al и а2 также сказываются на росте данной компоненты вектора скорости, что видно из рис. 3.7, 3.8. А вот увеличение числа Re (от 0,1 до 0,4) наоборот приводит к снижению V, особенно в средних областях междискового пространства {рис. 3.9). Из рис. 3.10-3.13 можно судить о поведении продольной составляющей вектора скорости U при увеличении коэффициента инжекции р в диапазоне -1-0,5 (рис. ЗЛО), росте al и ct2 (соответственно рис. 3.11 и 3.12) и изменении числа Рейнольдса (рис. 3.13). Рис. 3.14-3.16 соответствуют рассмотрению температурного поля при течении процесса сублимации в щелевом зазоре между двумя вращающимися дисками.
Из рис. 3.14 видно, что при уменьшении чисел Рейнольдса и Пекле наблюдается более интенсивное снижение температуры, особенно в непосредственной близости к нагретому (нижнему) диску. Кривые, продемонстрированные на рис. 3.15 подтверждают зависимость температурного поля от безразмерного коэффициента т и показывают, что при его росте температура в зазоре увеличивается. Рис. 3.16 дает возможность наблюдать зависимость Т от коэффициента инжекции при его увеличении от -1 до 0,5. Это также приводит к росту значения Т, что наиболее ярко проявляется в области нагретого диска. Сравнение результатов расчета по (2.71) с экспериментальными данными /57/ приведено на рис. 3.17. Сравнительный анализ показал, что при неподвижном сублимирующем диске результаты практически совпадают за исключением значений температуры нижнего (нагретого) диска (z = -1), так как в данной работе учитывалась величина температурного скачка на теплонапряженной поверхности. При наличии вращения сублимирующей стенки расхождение достигает 10 %. Под руководством проф. Фалеева В.В. и при участии ученых Мозгового Н.В., Дроздова И.Г., Дахина С.В, и др. была создана установка для проведения теплофизических экспериментов с сублимирующими хладагентами, общий вид и принципиальная схема которой представлены на рис. 4.1 и 4.2. Экспериментальная установка (ВУМ-1) имеет высоковакуумный откачной пост, цилиндрическую вакуумную камеру, систему контрольно-измерительных приборов для измерения необходимых параметров и экспериментальную модель для изучения процесса сублимации в условиях вакуума. Вакуумная камера с размерами 0,5 х 0,6м на выходе имела встроенный криогенный конденсатор, предназначенный для вымораживания паров воды с целью уменьшения давления при сублимационной нагрузке до величины 10"3-10 4 Па. Для проведения визуальных наблюдений и фотосъемки в камере предусмотрены три смотровых окна диаметром ОД м с уплотнениями из холодостойкой резины марки 14Р-23. Камера имеет также фланцевый блок индивидуальных гермовводов и шестнадцатиштырьковый герморазъем, которые в ходе экспериментов использовались для проведения различных теплофизических измерений и подачи электропитания на двигатель и нагреватель. Для удобства монтажа модели камера имеет два быстрооткрывающихся люка диаметром 0,5 м с фланцами диаметром 0,27 м. Откачной пост в составе высоковакуумного агрегата АВ 1000М, бустерного насоса БН-3 и форвакуумного насоса НВЗ-20 с использованием низкотемпературной ловушки позволял достичь предельный вакуум без сублимационной нагрузки 5x10"5 Па. Механический насос с масляным уплотнением, обеспечивающий скорость откачки не менее 2 0x1 О 3 м3/с в диапазоне входных давлений от 1,06x105 до 1,3 3x102 Па и предельное остаточное давление = 1 Па, использовался для проведения экспериментов самостоятельно в тех случаях, когда не требовался глубокий вакуум. Бустерный насос с быстротой действия 0,45 м3/с при давлении 133 Па предназначался для нормального функционирования паромасляного диффузионного насоса, имеющего низкое выпускное давление.
При подаче электропитания на нагреватель используется ЛАТР, который позволяет регулировать напряжение, подаваемое на нагреватель. В электрическую схему также включен вольтметр, при помощи которого фиксируется величина подаваемого напряжения. Система измерений включала в себя комплекс приборов прямого действия, датчиков и соответствующих вторичных приборов для измерения температуры в зазоре между дисками, а также давления в сублимационной камере. Для измерения поля температур в зазоре между дисками использовались хромель-копелевые термопарами типа ТХК с диаметром электродов 0,2 мм. Показания термопар регистрировались с помощью амплитудно-частотного преобразователя АЧП-8М, работающего в комплексе с цифровым частотомером 43-33. Для более точных измерений термо-ЭДС термопар применялся полуавтоматический потенциометр постоянного тока Р-363-1 с погрешностью измерений 0,001%. Минимальный отсчет по шкале выходного прибора составлял 2x10 В. В этом случае суммарная погрешность
Описание экспериментальной модели и методики проведения опытов
Для организации непрерывного процесса сублимации в зазоре между вращающимися дисками в условиях вакуума была создана экспериментальная модель, с помощью которой удавалось менять условия и параметры протекания процесса сублимации в междисковом канале. На рис. 4.3 показана принципиальная схема экспериментальной модели, а ее фотографическое изображение приведено на рис. 4.4. На монтажном основании 1 закреплен электродвигатель постоянного тока 2 с изменяемым числом оборотов. На валу 3, связанном с электродвигателем ременной передачей, установлена подвижная втулка 4 с закрепленным на ее торце толстостенным диском 5 диаметром 160 мм. Для снаряжения вращающегося диска хладагентом в диске выполнено цилиндрическое углубление диаметром 120 мм. Чтобы предотвратить выпадение хладагента из верхнего диска, на его торце крепится ограничивающая сетка. С целью избежания самопроизвольного вращения хладагента внутри диска установлены вертикальные ограничители, а сам хладагент снабжается ответными прорезями. На нижнем проницаемом (непроницаемом) диске 6 расположен электронагреватель с теплоизоляционным экраном. Зазор между дисками препарирован девятью термопарами 8, обеспечивающими контроль температуры в зазоре.
Изменение частоты вращения диска 5 осуществляется с помощью шкива 9 путем перемещения ремня передачи на соответствующий диаметр. Поле температур по высоте междискового пространства регистрировалось в трех точках, в каждой из которых было размещено по три термопары, объединенные в единый блок и смонтированные на углепластиковых пластинах. Термопары в такой группе были размещены на разном уровне, с шагом 1 мм по высоте зазора между дисками, что давало наглядную картину распределения температурного поля по высоте зазора. Перед началом экспериментов верхний диск снаряжался хладагентом. Поэтому его конструкция была предусмотрена съемной. Хладагенту придавалась форма, аналогичная рабочей полости верхнего диска. Рабочая полость имела диаметр 120 мм и высоту 45 мм. Большие площадь рабочей поверхности и объем полости для размещения хладагента способствуют увеличению времени проведения эксперимента без перезарядки установки и развакуумирования модели, что повышает точность измерений при различных режимах работы экспериментальной установки. В хладагенте делались пропилы для его помещения на направляющие, которыми снабжена рабочая полость с целью избежания самопроизвольного его проворачивания.
После этого хладагент фиксировался от выпадения снизу ограничивающей сеткой, которая крепится к основанию верхнего диска. Под действием силы тяжести хладагент постоянно поддавливался к ограничивающей сетке, что позволяло поддерживать постоянный зазор между дисками. С помощью подвижной втулки устанавливалась необходимая высота зазора между дисками, а затем диск фиксируется на заданной высоте контровочным винтом. После зарядки модели твердым хладагентом производилась откачка воздуха из объема вакуумной камеры до достижения запланированного давления. Затем при включении нагревателя осуществлялся процесс вращения дисков. После выхода установки на стационарный режим регистрировались показания термопар. Регулятор напряжения, включенный в электрическую сеть нагревателя позволял менять напряжение, что обеспечивало заданную интенсивность теплового потока и его воздействие на нижний "горячий" диск. Установка предусматривает варьирование скоростью вращения дисков в широких пределах. Исходя из вышесказанного данная модель имеет ряд преимуществ по сравнению с аналогичными экспериментами, которые позволяют не только расширить диапазон исследований, но и повысить точность данных, получаемых в процессе проведения опытов. Методика обработки опытных данных заключалась в следующем. Проводилась серия опытов числом, равным N. Каждый опыт повторялся п раз, т.е. имели место параллельные опыты. Среднеарифметическое результатов « параллельных опытов рассчитываем по формуле
