Подсистемы терморегулирования

ГЛАВА 5 ПОДСИСТЕМЫ ТЕРМОРЕГУЛИРОВАНИЯ [c.99]

Рис. 5.1. Принципиальная схема замкнутой конвективной подсистемы терморегулирования

Отводимое от радиатора-излучателя тепло Q2 для подсистемы терморегулирования с газовым теплоносителем складывается из тепла, передаваемого в контуре Со, и тепла, соответствующего работе сжатия Рк=Л к компрессора [c.101]

Площадь радиационного теплообменника пропорциональна количеству отводимого тепла и обратно пропорциональна средней температуре радиатора в четвертой степени. С целью уменьшения площади радиатора, а следовательно, и массы, целесообразно увеличивать среднюю температуру поверхности излучателя. В этой связи представляет интерес конвективная подсистема терморегулирования с газовым циклом. Применение теплового насоса в контуре позволяет переводить отводимый тепловой поток на более высокий температурный уровень и обеспечивать эффективный отвод тепла. Принципиальная схема конвективной подсистемы терморегулирования с газовым циклом показана на рис. 5.2,а. Процессы, протекающие в цикле, представлены на рис. 5.2,6. [c.102]

Рис. 5.2. Принципиальная схема конвективной подсистемы терморегулирования с газовым циклом а) и процессы,

Общую удельную площадь радиационного теплообменника для рассматриваемых подсистем можно пред-ставить как сумму удельной площади основной подсистемы терморегулирования и дополнительной удельной площади РТО энергетической установки, эквивалентной затрачиваемой на работу подсистемы мощности. [c.104]

Тогда для замкнутой конвективной подсистемы терморегулирования [c.104]

Принцип отвода тепловой энергии за счет скрытой теплоты фазового превращения жидкого или твердого хладагента с последующим удалением паров в окружающую среду широко используется в разомкнутых подсистемах терморегулирования. Схема одного из вариантов такой подсистемы показана на рис. 5.5. Разомкнутые подсистемы терморегулирования имеют высокие эксплуатационные характеристики и обеспечивают большой теплосъем с заданного участка поверхности. [c.109]

Рис. 5.5. Принципиальная схема разомкнутой подсистемы терморегулирования с изменением агрегатного состояния

Рис. 5.6. Принципиальная схема комбинированной подсистемы терморегулирования

Основным элементом разомкнутой подсистемы терморегулирования является испарительный теплообменник [c.110]

Рис. 5.8. Принципиальная схема подсистемы терморегулирования с парокомпрессионным тепловым насосом

Рис. 5.9. Принципиальная схема подсистемы терморегулирования на основе теплового насоса с регенеративным циклом

Простейшая схема замкнутой подсистемы терморегулирования на основе парокомпрессионного теплового насоса показана на рис. 5.8. [c.117]

Для того чтобы избежать сжатия двухфазной смеси и уменьшить потери на дросселирование, в действительных циклах пары на входе в компрессор перегреваются, л перед дросселем — переохлаждаются. Принципиальная схема подсистемы терморегулирования на основе теплового насоса с регенерацией показана на рис. 5.9. [c.117]

Известно много вариантов обратных циклов, которые эффективны в различных условиях окружающей среды. Можно рассматривать обратные циклы с переохлаждением жидкости перед расширительным вентилем, с перегревом пара при сжатии и др. В тех случаях, когда технические возможности компрессора не обеспечивают требуемую степень сжатия, используются смешанные циклы с двумя и более ступенями. Принципиальная схема подсистемы терморегулирования на основе смешанного цикла с двумя ступенями сжатия показана на рис. 5.10. [c.118]

Для реализации больших перепадов температур, когда трудно подобрать хладагент на весь температурный диапазон, можно использовать каскадный цикл. Он состоит из двух и более обратных циклов. При этом конденсатор цикла низкого уровня температур одновременно является испарителем цикла высокого уровня. Принципиальная схема подсистемы терморегулирования на основе каскадного цикла показана на рис. 5.11. Каскадные циклы могут быть использованы для отвода тепла от источников с различными температурными уровнями. [c.118]

Рис. 5.11 Принципиальная схема подсистемы терморегулирования на основе двухкаскадного цикла

Принципиальная схема подсистемы терморегулирования на основе пароэжекторного ТН показана на рис. 5.12. Рабочий пар из парогенератора 1, получаемый в ре- [c.119]

Рис. 5.13. Принципиальная схема подсистемы терморегулирования на основе абсорбционного теплового насоса

Принципиальная схема подсистемы терморегулирования на основе абсорбционного ТН показана на рис. 5.13. В генераторе 1 находится раствор хладагента в абсорбенте. При подводе тепла в генератор хладагент испаряется из раствора и пары его поступают в конденсатор 2, где конденсируются с отводом тепла в окружающую среду. Жидкий хладагент после дросселирования поступает в испаритель 3, являющийся охладителем внутреннего контура. Из испарителя пары хладагента попадают в абсорбер 4, в который из генератора через регенеративный теплообменник 5 и регулирующий клапан направляется слабый (по концентрации хладагента) раствор. [c.121]

АНАЛИЗ СОВМЕСТНОЙ РАБОТЫ ЗАМКНУТОЙ ПОДСИСТЕМЫ ТЕРМОРЕГУЛИРОВАНИЯ И ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ УСТАНОВКИ [c.123]

Анализ совместной работы замкнутой подсистемы терморегулирования на основе теплового насоса и энергетической установки в полном объеме представляется достаточно сложной задачей. Поэтому в первом приближении можно рассмотреть совместную работу указанных установок на базе идеальных прямых и обратных циклов, протекающих между источниками с постоянными температурами. В этом случае анализ совместной работы подсистемы терморегулирования и энергетической установки значительно упрощается и сводится по существу к рассмотрению эквивалентных циклов Карно. Учитывая отсутствие данных по массовым и энергетическим характеристикам таких установок для КА, целесообразно в первом приближении использовать в качестве параметра минимизации площади их радиаторов-излучателей, которые являются существенными элементами как по массе, так и по габаритам. [c.123]

Удельная площадь радиатора-излучателя в замкнутой конвективной подсистеме терморегулирования может быть представлена (с учетом постоянства температуры радиатора) следующим образом [c.126]

Тогда отношение площади радиатора подсистемы терморегулирования с тепловым насосом к площади радиатора замкнутой конвективной подсистемы в первом приближении имеет вид [c.127]

Выражения (6.13) и (6.15) показывают, что чем выше температура РТО теплового насоса, тем меньше удельная площадь и тем большее преимущество имеет подсистема терморегулирования с тепловым насосом. Однако здесь не учитывается энергия, затрачиваемая на перевод теплового потока на более высокий температурный уровень. Затрачиваемая дополнительная энергия может быть учтена при рассмотрении совместной работы энергетической установки и теплового насоса. [c.127]

Сопоставим суммарные удельные площади РТО при совместной работе энергетической установки с подсистемой терморегулирования на основе теплового насоса и энергетической установки с замкнутой конвективной подсистемой терморегулирования. В первом случае удельная суммарная площадь РТО определяется уравнением (6.31). [c.131]

Если отвод тепла осуществляется на самом низком температурном уровне Го, что соответствует замкнутой конвективной подсистеме терморегулирования, или отсутствию теплового насоса ХК=оо) то [c.131]

Рис. 6.4. Сравнение конвективной подсистемы терморегулирования с подсистемой. на основе теплового насоса

Оценим параметры энергетической установки с учетом части (или полностью) тепла Сгт, идущего для работы теплоиспользующего теплового насоса или на нужды СОЖ . Условные идеальные циклы совместной работы энергетической установки и подсистемы терморегулирования с теплоиспользующим тепловым насосом показаны на рис. 6.5. [c.135]

Рис. 6.6. Изменение удельной площади радиационного теплообменника подсистемы терморегулирования с теплоиспользующим тепловым насосом в зависимости от г и Эт

Представляет интерес рассмотрение изменения суммарной площади РТО энергетической установки и теплоиспользующего ТН по отношению к энергетической установке и идеальной замкнутой конвективной подсистеме терморегулирования. [c.139]

При оценке теплового режима гермокабин и отсеков под действием внутренних источников тепла, а также для последующего определения суммарного количества тепла, поступающего в газовую среду, в целях расчета подсистемы терморегулирования, строят график энерговыделения приборов и оборудования (рис. 2.2). Затем определяют динамику изменения температур источников Ть Т2, Гз и суммарное количество тепла, поступающее в гермообъем, [c.28]

В системе обеспечения теплового режима под( истема терморегулирования является основным звеном, обеспечивающим управление тепловыми процессами. Она предназначена для отвода тепловой энергии, выделяющейся в гермоотсеках, подготовки теплоносителей и хладагентов с требуемой температурой и влажностью, регулирования теплового режима при переменных внешних и внутренних тепловых нагрузках. По своей структуре, составу агрегатов и выполняемым функциям подсистема терморегулирования в отношении расчета, анализа и проектирования является наиболее сложной частью СОТР. [c.99]

Замкнутая конвективная подсистема терморегулирования может состоять из одного или большего числа циркуляционных контуров, которые обеспечивают передачу тепла из гермоотсеков в окружающую среду. Принципиальная схема простейшей одноконтурной подсистемы показана на рис. 5.1. В качестве теплоносителя может использоваться жидкость или газ, а при многоконтурной схеме — и тот и другой теплоноситель в соответствующих контурах. [c.100]

Выбор типа подсистемы терморегулирования, применяемой для отвода тепла, зависит в основном от ее массовых и энергетических характеристик. Поэтому разомкнутые подсистемы с изменением агрегатного состояния вещества, работа которых связана с потерей массы, могут эффективно применяться только для непродолжительных по времени полетов из-за необходимости иметь на борту большие запасы хладагента. Разомкнутые подсистемы терморегулирования можно применять вместе с замкнутыми конвективными, когда основной отвод тепла осуществляется радиационным теплообменником, а пиковые нагрузки снимаются путем изменения агрегатного состояния хладагента и сброса массы. Принципиальная схема такой комбинированной подсистемы терморегулирования показана на рис. 5.6. Широко используются разомкнутые подсистемы терморегулирования для обеспечения теплового режима узкоинтервальных радиоэлектронных приборов, специальных отсеков, агрегатов, а также в индивидуальных системах обеспечения жизнедеятельности выходных скафандров [10, 44]. [c.110]

Для осуществления поверхностного фазового перехода во второй области теплообменные элементы должны обеспечивать равномерную стабильную пленку жидкой фазы на поверхности нагрева. Интенсивность теплообмена в тонкопленочных испарителях определяется равномерностью распределения хладагента по поверхности нагрева. Обеспечение стабильной жидкостной пленки в условиях невесомости достигается применением ряда механических устройств, таких как спиральные ребра и вставки, турбуляторы, подвижные скрепперы и щетки. Указанные способы, так же как и создание пленки распылом струи хладагента, хотя и обеспечивают работу ИТ в условиях невесомости, но полностью не предохраняют поверхность от сухих пятен и увеличивают общие энергозатраты на работу подсистемы терморегулирования. Для создания равномерной пленки хладагента на поверхности испарения более эффективно применение капиллярно-пористого материала. С целью интенсификации теплообмена для покрытия теплообменной поверхности лучше использовать капиллярно-пористые материалы типа металлокерамики или металлоткани [40]. Применение конструкционных металлических материалов покрытия упрощает технологию изготовления теплообменных элементов, допускает удаление поверхности нагрева из зоны нагрева и, следовательно, дает большую свободу в выборе конструктивного оформления ИТ [21]. [c.112]

Для систем обеспечения теплового режима КА характерен низкий температурный уровень, определяемый тепловым режимом гермокабин и гермоотсеков. Поэтому чаще всего в разомкнутой подсистеме терморегулирования используется ИТ с испарением хладагента из тонкого капиллярно-пористого покрытия. [c.113]

Сопоставляя выражения (5.47) и (5.49), находим г]р>т]. Так как назначением теплового насоса в подсистеме терморегулирования является перевод теплового потока на более высокий температурный уровень, то эффект действия обратного цикла в этом случае будет характеризоваться отношением сбрасываемого РТО тепла к затраченной на работу насоса мощности = Q2lN, [c.118]

Рассмотренные подсистемы терморегулирования с изменением агрегатного состояния хладагента на основе парокомпрессионных ТН, а также подсистемы терморегулирования с газовым циклом (см. разд. 5.1) потребляют для функционирования энергию высшего уровня — электрическую, которая вырабатывается тепловой энергетической установкой. Однако при работе тепловой энергетической установки всегда имеется сбрасываемая в окружаюпдую среду тепловая энергия на достаточном температурном уровне. Поэтому представляется целесообразным рассмотреть возможность применения различных вариантов теплоиспользующих ТН, которые могут оказаться в некоторых случаях эффективнее рассмотренных ранее. Одной из таких установок является пароэжекторный ТН. [c.119]

Рассмотренный анализ совместной работы подсистемы терморегулирования на основе теплового насоса с учетом эне4)гетическо.й. установки в первом приближении показывает, что указанные подсистемы имеют преимущество перед замкнутыми конвективными подсистемами терморегулирования в отношении суммарных площадей радиационных теплообменников. При выборе температурных уровней РТО энергетической установки и подсистемы терморегулирования для достижения минимальных суммарных площадей излучателей следует стре- [c.134]

На рис. 6.6 показано изменение удельной площади -радиатора-излучателя подсистемы терморегулирования с теплоиспользующим ТН в зависимости от г при различных значениях параметра Эт по уравнению (6.61). Там же пунктиром ло казана линия оптимумо в по уравнению (6.62). [c.138]

Проведенный приближенный анализ на основе иде альных циклов совместной работы энергетической уста-новки и подсистемы терморегулирования с теплоисполь зующим тепловым насосом показывает, что такие под системы терморегулирования могут быть использованы для обеспечения теплового режима КА. Полученные ос- новные соотношения позволяют ориентировочно выби- рать характерные уровни температур в подсистеме. [c.140]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...