Выбор процессов теплоаккумулирования в системах обеспечения теплового режима космических аппаратов

Прочность и тепловые режимы летательных аппаратов


Авторы

Белявский А. Е.1*, Сорокин А. Е.**, Строгонова Л. Б.2***, Шангин И. А.2****

1. Кафедра 614 «Экология, системы жизнеобеспечения и безопасность жизнедеятельности»,
2. Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет), Волоколамское шоссе, 4, Москва, A-80, ГСП-3, 125993, Россия

*e-mail: 614kaf1@gmail.com
**e-mail: sorokin@mai.ru
***e-mail: buksan@list.ru
****e-mail: shigor53@rambler.ru

Аннотация

В данной работе рассматриваются вопросы использования тепловых аккумуляторов в системах обеспечения теплового режима (СОТР) для обеспечения рационального теплового состояния космических аппаратов (КА), в том числе в обитаемых отсеках с целью медико-технического обеспечения жизнедеятельности экипажа, уменьшения массы СОТР КА при проектировании радиатора-излучателя по среднеинтегральной, а не максимальной тепловой нагрузке, при включении в систему теплового аккумулятора. Приведены зависимости объемных и тепломассовых характеристик различных процессов теплоаккумулирования. Обоснован выбор типа фазопереходных процессов с точки зрения перспективности для применения в СОТР КА. Сделаны выводы, что рациональными в тепловом отношении являются процессы плавления-затвердевания, термохимические реакции и реакции сорбции.

Ключевые слова

тепловой аккумулятор, космический полет, система обеспечения теплового режима, тепловая нагрузка, скрытая теплота плавления, химическая теплота, обратимые реакции, теплота сорбции

Библиографический список

  1. Андреянов В.В. и др. Автоматические планетные станции. – М.: Наука, 1973. – 280 с.

  2. Алексеев В.А. Основы проектирования тепловых аккумуляторов космических аппаратов. – Курск: Науком, 2016. – 248 с.

  3. Бабаев Б.Д. Принципы теплового аккумулирования и используемые теплоаккумулирующие материалы // Теплофизика высоких температур. 2014. Т. 52. № 5. C. 760 – 776.

  4. Ильин Р.А., Хромых В.Ю. Классификация теплоаккумулирующих материалов // V Международная научно-практическая конференция «Перспективы развития технических наук». Сборник трудов (Челябинск, 11 июля 2018). – Челябинск: НН ИЦРОН, 2018. – 18 с.

  5. Makarenko A.V., Sorokin A.E. Model of influence of power line elements on power efficiency of mechatronic modules for advanced mobile objects // Russian Aeronautics, 2017, vol. 60, no. 1, pp. 128 – 133.

  6. Алексеев В.А, Малоземов В.В. Проектирование тепловых аккумуляторов. – М.: Изд-во МАИ-ПРИНТ, 2008. – 92 с.

  7. Гольстрем В.А., Кузнецов Ю.М. Справочник по экономии топливно-энергетических ресурсов. – Киев: Техника, 1985. – 384 с.

  8. Shinde G.D.and P.R. Suresh. A Review on Influence of Geometry and Other Initial Conditions on the Performance of a PCM Based Energy Storage System // International Journal of Thermal Technologies, 2014, vol. 4, no. 3, pp. 214 – 222.

  9. Алексеев В.А., Карабин А.Е. Новый тип тепловых аккумуляторов для охлаждения радиоэлектронной аппаратуры космических аппаратов // Труды МАИ. 2011. № 49. URL: http://trudymai.ru/published.php?ID=28050

  10. Егоров К.В., Алексеев В.А. и др. Стенд тепловых испытаний. Патент РФ № 2553411, 10.06.2015.

  11. Елисеев В.Н., Товстоног В.А. Теплообмен и тепловые испытания материалов и конструкций аэрокосмической техники при радиационном нагреве. – М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2014. – 395 c.

  12. Алексеев В.А., Кудрявцева Н.С., Титова А.С. Выбор параметров климатической камеры для испытаний малогабаритной бортовой аппаратуры // Труды МАИ. 2011. № 49. URL: http://trudymai.ru/published.php?ID=27715

  13. KaiWang et al. Analyzing and modeling the dynamic thermal behaviors of direct contact condensers packed with PCM spheres // Continuum Mechanics and Thermodynamics, 2013, no. 25, pp. 23 – 41.

  14. Norton B. Harnessing Solar Heat. Springer Science+Business Media Dordrecht, New York, London, 2014, XVII, 258 p.

  15. Каблов Е.Н. Современные материалы – основа инновационной модернизации России // Металлы Евразии. 2012. № 3. C. 10 – 15.

  16. Панин Ю.В., Коржов К.Н. Разработка теплопередающего устройства для альтернативного способа терморегулирования системы обеспечения теплового режима космического аппарата // Труды МАИ. 2015. № 80. URL: http://trudymai.ru/published.php?ID=56911

  17. Cabeza L., Tay N. (Eds.). High Temperature Thermal Storage Systems Using Phase Change Materials, Academic Press, 2018, 328 p.

  18. Остапенко В.В. Фазопереходный аккумулятор теплоты для нужд систем теплоснабжения. Дисс....канд. техн. наук. – Макеевка: Донбасская национальная академия строительства и архитектуры, 2015. – 173 с.

  19. Nabeel S. Dhaidan, J.M. Khodadadi, Melting and convection of phase change materials in different shape containers: A review, Renewable and Sustainable Energy Reviews, vol. 43, March 2015, pp. 449 – 477, https://doi.org/10.1016/j.rser.2014.11.017.

  20. Kenisarin M.M., Kenisarina K.M. Form-stable phase change materials for thermal energy storage // Renewable and Sustainable Energy Reviews, 2012, vol. 16(4), pp. 1999 −2040.

  21. Кудрявцева Н.С. Основы проектирования эффективных систем терморегулирования КА. – М.: Изд-во МАИ, 2012. – 228 c.


Скачать статью

mai.ru — информационный портал Московского авиационного института

© МАИ, 2000—2024

 Вход