автореферат диссертации по авиационной и ракетно-космической технике, 05.07.10, диссертация на тему:Исследование рабочего процесса в жидко-капельном радиаторе космического назначения

РГ6 од

.; РОССИЙСКИ* НАУЧНЫЙ ЦЕНТР "КУРЧАТОВСКИЙ ИНСТИТУТ" ИНСТИТУТ ЯДЕРНЫХ РЕАКТОРОВ

УДК.536.332 На правах рукописи

АЛЕКСЕЕВ Иван Александрович

ИССЛЕДОВАНИЕ РАБОЧЕГО ПРОЦЕССА В ЖИДКО-КАПЕЛЬНОМ РАДИАТОРЕ КОСМИЧЕСКОГО НАЗНАЧЕНИЯ

СБ.07.10 - Элоктроракетпыо двигатели и эноргетическга установки лэтаталькых аппаратов

Автореферат диссертации на соискание учёной степони кандидата технических наук

Москва - 1993

Работа выполнена в Российском Научном Центре "Курчатовский

Институт"•

Научный руководитель -

доктор технических наук, профессор

Паневин Игорь Григорьевич

Официальные оппоненты -

доктор технических наук, профессор

Костылев Анатолия Михайлович

кандидат технических наук, с.н.с.

Дмитриев Александр Сергеевич

Ведущее предприятие - ГП "Красная Звезда-

г.Москва

Защита состоится "Сч" 1993г. в_час._ мин.

на заседании специализированного совета МАЙ ССК 053.04.02 по адресу:

125871, Москва, Волоколамское шоссе 4, Московский авиационный институт, 158-58-70, 158-00-02.

Автореферат разослан "_"_ 1993г.

С диоовртацией можно ознакомиться в Учёном совете ф~та МАИ

Ученый секретарь / [/

сшциал—»ированного совета Григорьян В.Г.

Актуальность проблемы

Будущее развитие человечества неразрывно связано с дальнейшим освоением космического пространства, что, в свою оче-.редь, невозможно без осуществления межпланетных полетов и создания крупных, длительно функционирующих, космических станций. ■По мере расширения масштабов исследования космоса соответственно увеличивается и потребность в электрической энергии на космических кораблях. Уже в настоящее время эти потребности составляют -100 кВт (эл), а для осуществления марсианской экспедиции необходимо иметь на борту -1 МВт (эл.). Получение таких мощностей, причём, в течение длительного времени, возможно только с использованием в качестве источника энергии ядерного реактора. Однако, применение космических ядерных энергетических установок (КЯЭУ) ограничено, в основном, из-за отсутствия эффективной конструкции радиатора для сброса избыточного тепла, позволяющей при минимальных размерах и массе сбрасывать максимальное количество тепла. По предварительным оценкам, вес системы сброса тепла для МэЛ>500кВт составляет значительную часть (-30*603») от веса всей энергоустановки и является основным лимитирующим фактором. Другая проблема состоит в уменьшении влияния микрометеоритов на надёжность работы радиаторов. Поэтому новые технические решения, позволяющие существенно уменьшить массу и габариты радиаторов, а та гаю увеличить надежность при воздействии микромотеоритов, находятся в дантро внимания разработчиков КЯЭУ.

В последнее время, наряду с возможностями сникения массо-габаритных характристик сувдствущих трубчато-рбберных радиаторов (использование складывавшихся конструкций), все болыпоо внимание уделяется разработкам принципиально новых конструкция радиаторов с движущейся поверхностью, позволявших значительно уменьшить размеры и массу при незначительном усложнении технологии. Наиболее перспективной, по мнению автора диссертации, является конструкция жидко-капельного радиатора, в которой излучателем служит пэ сплошная поверхность, а кзпелыси микронных размеров. Жидко-капельный радиатор практически но подворион влиянию микрокетеоритов. Кроме того, при сбросе низкопотэнциа-льного тепла (-400К) использование жидко-капельного радиатора дает существенный выигрьи как по массе, так и по площади излу-

чаемой поверхности, а компактность конструкции в нерабочем состоянии делает его ещб и малоуязвимым от искусственно создаваемых поражающих воздействий.

На данном этапе обозначены три основные проблемы, от ре-сения которых зависит реализация конструкции жидко-капельного радиатора. Первая - генерация большого количества мелких жидких капель с малой угловой расходимостью в виде плоского слоя. Вторая проблема - это сбор капель в коллекторе и преобразование капельного потока в непрерывный поток жидкости. Третья проблема состоит в создании полномасштабной математической модели, наиболее полно описывающей процессы, происходящие в капельном слое. Такая модель необходима, прению всего, для точного определения количества тепла, излучаемого слоем, а также потерь жидкости, имеющих место вследствие испарения, и, которые необходимо постоянно восполнять. На начальной стадии исследования жидко-капельного радиатора решение третьей проблемы представляется наиболее целесообразным.

Цель работа

1. Развитие и усовершенствование математических моделей тепло- и массообмена в капельном слое, э также разработка программ, реализующих эти модели.

2 Экспериментальное исследование оптических сволств жидкостей, которые могут быть использованы I жвдко-капельном радиаторе.

3. Оцзнка массогабаритных характеристик жвдко-капельного радиатора применительно к существующим и разрабатываемым КЯЭУ.

Научная новизна работы

1. Разработана усовершенствованная модель канального слоя и на ей основе предложена методика расчета нестационарного радиационного теплообмена в капельном слое, позволяющая определить температуру каш ль с различным! оптическими характеристиками и находящихся в произвольном месте капельного слоя.

2. доработан подход к расчёту угловых коэффициентов теплообмена между слабопоглощающими каплями на основе метода геометрической оптики и скалярной теории дифракции Ми, который в сочетании с методом Монте-Карло дает возможность исслэдовать

процесс распространения излучения в достаточно сложных напольных слоях.

3. Разработана методика расчёта массогороноса в кательном слое с учётом коэффициентов конденсации и их зависимости от температуры и предложен алгоритм определения коэффициентов ма-ссопереноса между каплями.

4. Усовершенствована методика обработки экспериментальных данных по зеркальной отражательной способности, позволяющая с большей точностью определить оптические постоянные исследуемых жидкостей.

Практическая значимость работы

1. Создана программа расчета тепло- и массообменных характеристик капельного слоя, позволяющая более точно определить потери тепла и массы плоским капельным слоем при его радиационном охлаждении.

2. Для широкого диапазона тепмератур сбрасываемого тепла решена задача о выборе подходящего рабочего тела для жвдко-ка-тального радиатора.

3. Проведены экспериментальные исследования по уточнению оптических свойств жидкостей, которые могут быть использованы в качество рабочего тола жидко-капельного радиатора.

4. Получены теоретические зависимости, описывзющие процэ-ссы радиационного охлаждения и массогороноса в капельном слое, которые позволяют выбрать оптимальные геометрические характеристики слоя для сброса заданного количества тепла.

5. Прове доне расчетное исследование и сравнительный анализ массогабаригных характеристик жидко-капельного радиатора применительно к космическим энергоустановкам типа "Топаз-2" и с преобразователем по циклу Брайтона.

Внедрение шэдльтатов работы

Программа расчбта тепло- и массообменных характеристик капельного слоя используется в расчетной практике РНЦ "Курчатовский Институт" и МАИ им.С.Ордаоникидзе. На основе разработанной методики провед'ния эксперимента по исследованию оптических свойств жидкостей внесены предложения в создание методического пособия для студентов М\И.

Апробация работы

Результаты работы докладывались на научных семинарах РНЦ "Курчатовский Институт" в 1989+1991гг., межвузовских научных чтениях в 1992г., на 2-ой российско-китайской научной конференции в МАИ в 1992г., на 18 Международном симпозиуме по космической науке и технике в Японии в 1992г, на I Международной . конференции по теплообмену в космосе в США - ,1993г.

Публикации

По теме диссертации опубликовано три препринта и выпущено 8 научно-технических отчйтов в РНЦ "Курчатовский Институт".

На защиту выносятся следующие положения:

1. Обоснование и применение метода геометрической оптики в сочетании со скалярной теорией дифракции Ми для моделирования процессов радиационного теплообмена в капельном слое.

2. Геометрическая модель расчёта, математическая постановка и решение задачи о .тепло- и массообмеве в капельном слое.

3. Методика расчета угловых коэффициентов теплообмена между каплями любых размеров с произвольными оптическими свойствами.

4. Методика расчёта коэффициентов массопвреноса с учётом температурной зависимости коэффициентов конденсации.

Б. Вэтениэ задачи о выборе оптимального рабочего тела для жидко-капэльного радиатора в заданном диапазоне температур излучения.

6. Усовершенствованная методика обработки экспериментальных данных зеркальной отражательной способности веществ.

7. Результаты расчетных исслэдований процэссов тепло- и иассообмена в плоском капельной слое, а также массогабаретныэ характеристики жидко-капэльного радиатора для суаэствущих и разрабатываенх КЯЭУ.

СОДЭЩЗШ работы

Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения и приложения.

В главе 1 на основе литературных данных и поисковых исследований проведан аналитический обзор перспективных схем дина-

мичоских радиаторов для космических энергоустановок. Рассмотрены пять типов радиаторов: ленточный, мембранный, импульсный, ■плёночный и жидко-капельный. Исходя из сравнительного анализа, показано, что с точки зрения массогабаритных характеристик, уязвимости от микрометеоритов и существующего уровня развития технологии, наилучшими показателями обладает конструкция жид-ко-капельн'ого радиатора.

Глава 2 посвящена математическому моделированию процессов радиационного теплообмена в капельном слое. Рассмотрены различные методы расчета радиационного теплообмена в капельном слое. Исходя из поставленных целой, была выбрана дискретная модель слоя, позволяющая наиболее адекватно описать процессы радиационного теплообмена между каплями. На основе исследования спектрального состава излучения в капельном слое обосновывается применение метода геометрической оптики. Продло;«она усовершенствованная модель, отличительной особенностью которой является то. что она позволяет рассчитывать процессы радиационного теплообмена в слое, состоящем из капель произвольных размеров с различными оптическими свойствами и находящихся в произвольном месте капельного слоя.

Для реализации этого подхода в капельном слое выделяется ячейка, ограниченная взаимно перпендикулярными плоскостями и содержащая некоторое количество капель (рис.1). В зависимости от расположения ячейки в капельном слое на плоскостях, ограничивающих ячейку, могут задаваться различные граничные условия. Если плоскость моделирует окружающее пространство, которое полностью поглощает излучение, то на этой поверхности задаются свойства абсолютно черного тела. В случае, когда за плоскостью, вне ячейки, расположено большое количество капель, то хорошим приближением является задание на ее поверхности условия отражения (зеркального или диффузного). Плоскости либо поглощают, либо отражают падающее на них излучение. Капли моделируются как диффузно-серые излучатели, а среда в межкпгольном пространстве считалась оптически прозрачной. Принимая, что температура всех капель в момент вылета из генератора одинакова и равна Т0, а капли охлаждаются, излучая тепло по закону Стефана-Волынита, то, сотавляя уравнеиие баланса тепла для каждой капли, входящей в нчойку, получим систему обыкновенных дифференциальных

о

уравнений

Г ах г^

-р = в,< ^ т: - с,) ,

** I««

с1Т

= < К <\,> <1>

• • »

* I»«

3 о.

В---- .

где г - время охлаждения; г- радиус 1-ой капли; Т^, . . ср. - температура, степень чернота, плотность и изобарная теплоемкость к-ой капли; о - постоянная Стефана-Больимана; Сь- угловой коэффициент теплообмена между 1-ой и ¿-ой каплями, который представляет собой доли энергии интегрального излучения, испускаемого 1-ой каплей, которая достигает поверхности ¡-ой капли всеми возможными путями, включая промежуточные отражения и поглощается в этой капле. Начальное условие для системы (1) будет 1(0) = Тр «1.2,3,...Н . (2)

Для решения этой системы был выбран модифицированный предиктор-корректор метод Хеммшгга.

Наиболее сложной часть» расчёта радиационного теплоомена а ячейке капельного слоя является определзниэ угловых коэффициентов Си, которые в нашем случае зависят от геометрии системы и оптических свойств поверхностей. При использовании традиционных методов расчета угловых коэффициентов между поверхностями требуется явное или неявное интегрирование по площади поверхностей. В рассматриваемой расчетной ячейке (рис.1), при наличии выпуклых поверхностей, такое интегрирование выполнить достаточно сложно, пс гому более целесообразно использовать метод Монте-Карло. Излучение с поверхности каш ль в этом случае представлялось в виде большого числа дискретных порций энергии, а для

определения направления излучения порций энергии использовался алгоритм, разработанный и успешно применяемый при моделировании траекторий нейтронов в расчетах реакторов. Тогда угловой коэффициент теплообмена определяется как отношение числа порций энергии поглощенных ^ой каплей к общему числу порций энергии, •испускаемых с 1-ой капли:

С = М / М (3)

ч Ч I

Особое внимание уделено механизму взаимодействия рассматриваемых порций энергии с каплями. Наиболее распространённым является подход, используомыя при рассмотрении системы, состоящей из непрозрачных поверхностей.• Дальнейшая судьба луча на такой поверхности определяется, исходя из условия: если 0 < с « « -поглощение; если с< г < 1 - отражение, где г - случайное число из равномерно распределенного ряда чисел от 0 до 1.

В общем случае, например, дчя веществ со слабым поглощением, излучение может проникать внутрь на значительные расстояния (рис.2). Поэтому этот подход не будет адекватно отображать процесс распространения излучения в капельном слое. Теория Ми даёт точную картину рассеяния и поглощения дгя сферических частиц любого размера. Однако, для рассматриваемой задачи существенным является то, что формулы Ми приводят к принципу локализации лучей и фундаментальному разделению на поглощенное, дифрагированное, отраженное и преломленное излучение. Эффективности этих видов взаимодействий , 0г,Г1 и 0,г соответственно)

зависят от длины волны и угла падения излучения, а также от оптических свойств капли. Физический смысл эффективностей заключается в том, что они показывают, какая доля энергии падающего луча поглощается внутри частицы, какая доля отражается от поверхности, какая доля преломляется и выходит из частицы и т.д. Исходя из физичоского смысла, эффективности представляют собой вероятности взаимодействия луча с каплей. В соответствии с: этим предложен алгоритм вероятностного определения каждого вида взаимодействия, заключающийся в следующем. В соответствии с принятым ограничением на число внутренних отражений внутри капли (не более 4), для заданного угла падения в^ полная вероятность взаимодействия (экстинкция) равна:

0=гП^п»0-4-Уп . (4)

Преобразуя это выражение к более удобному виду, получим:

4

О о*«4 - 1 • <4а)

где а ~ а /а : а = а /й : а = а /а

- 0,г /0о>,- приведенные эффективности. Из равномерно распределенного ряда чисел от 0 до 1 выбором случайным образом число с. Если с удовлетворяет услопиг 1К , то рассматриваемая порция эноргии поглотится в кчпле. При вычолнонии условии 0Н,„ ЛУЧ пройдет чертез кают без изменения направления. В с луч да, когда 0пЬ<>+ ■к 0ЛМ+ происходит зеркальное отражение луча в точке падения. Если же Я,,/^1» то луч пройдет чероз каплю и выйдет и;> нее, изменив своё направление либо за счет однократного прохождения, лис5о испытав внутренние отражения, Используя этот алгоритм розыгрыша, можно проследить историю каждой порции энергии и определить угловые коэффициенты теплообмена в ячейке капельного слоя.

Несмотря на простоту и наглядность тлгоритма. метод Монте-Карло имеет существенный недостаток, а именно, статистический характер погрешности и связанные с эт им большие зятр .ты машин него времени. В связи с этим, на основе о'-онки скорости сходимости угловых коэффициентов и влиянии их статистической погрешности на расчет температуры капель, для данного класс;! задач, сформулированы правила экономической целесообразности с точки зрения машинного времени и желаемой точности расчета.

В главе 3 рассмотрены вопросы массопвреноса в капельном слое. Одним из основных недостатков жидко-катлыюго радиатора являются потери рабочей жидкости за счет испарения с поверхности капель в процессе их охлаждения, ^то потребует наличия дополнительного запаса рабочей жидкости для обеспечения заданного режима теплоотвода в точение необходимого ресурса работы радиатора. Поэтому болоо точное определение потерь рабочей жидкости представляется весьма важным.

При моделировании процессов массопорвноса в капельном слое

использовалась такая ш геометрическая модель, как и в случае радиационного охлаждения (рис.1). Считалось, что температура всех каполь, вход)ища в расчетную ячейку, определена в любой момент времени, а вещество на поверхности каполь находится в конденсированном состоянии. В этом случав можно использовать известную зависимость для скорости испарения вещества с открытой поверхности в вакуум:

4 " г! рВ1<ти> = / . <5)

/2 » Т Н/М ;

где п^- коэффициент конденсации на поверхности 1-ой капли;И = 8314 Дж/Кмоль/К - универсальная газовая постоянная; М - молекулярный вес; Рв4- давление насыщения при температуре поверхности «.-ой капли. Тогда, введя коэффициент массоиероноса который численно равен доло молокул, испарившихся с 1-ой поверхности и сконденсированных на Л-ой поверхности, из условия баланса массы в ячоисо, получим соотношения, позволявшие определить суммарный молекулярный поток на поверхности каждой капли

З^-ЕДЛ. (в)

РП* I

и поток массы, покидающий ячейку

Е^ , (7)

V > « к « I

где доля молокул, покидающих ячейку чероз граничные плоскости. Следует отметить, что соотношения (б) и (7) справедливы только в том случае, когда длина свободного пробега молокул в паре межкаголыюго пространства больше длины пробега молекул до столкновения с каплями, что подтверждено в диссертации на основе количественной оценки.

Отличительной особенностью разработанной методики расчета массопероноса в капельном слое является то, что она учитывает вероятность повторного испарения молекул с каполь. Этим и обусловлено появление в уравнении (5) коэффициента конденсации /> . Этот коэффициент ишот простой физический смысл, а имении: он выражает среднюю по всем состояниям вероятность молекулы, попавшей на поверхность конденсации, дезактивироваться в розуль-.тато столкновения с ноактивированными молекулами жидкости. При

проведении численных расчётов использовалась зависимость коэффициента конденсации от температуры, полученная В.Л.Князевым в ИАЭ им.И.В.Курчатова на основе термодинамических соотношений и удовлетворительно согласующаяся с экспериментальными данными:

В , В .. - I Т-Т 1

/1, — + (в--1 ехр - --(1+В) —^ .

&+1 1 ° в+г г к т т I

ь л п п я *

I

...... ' (8)

Ь <—)

где В = -^-т ;

~ ж Т I

I ПЛ <71 nлJ

скрьггая теплота испарения; по- коэффициент конденсации чистого вещества при температуре плавления Тпл; о-пл- поверхностное натяжение при температуре плавления; а - мольная поверхность; ы - коэффициент, определяемый из соотношения: "ц-* _ ц ^ >

а р

где средний по всем состояниям коэффициент аккомодации, учитывающий деформацию энергетического спектра сконденсированных молекул относительно максвелловского энергетического сгюк-тра. В данной работе принималось акИ ч, следовательно, "--1. Как показали расчётные исследования, неучет коэффициента конденсации приводит к завышению потерь жидкости на 1^2035, о следовательно, увеличению ее запасов на борг^у космического корабля.

Введя некоторое ограничение на скорость испарения, были получены темшратурные диапазоны применимости жидких металлов и их эвтектических сплавов. При температурах сброса тепла 800К+ 1000К единственно подходящим рабочим телом является жидкое олово. В области 400К+700К могут быть использованы галлий и индий, а также эвтектики па их основе. Однако, из-за их высокой коррозионной активности, наиЗолэе предпочтительнее оказываются эвтектики на свинцово-висмутовой основе. В интервале температур 300К+400К наиболее целесообразно использовать кремннйорга-ническуг жидкость ПФМС-2/5Л.

Глава 4 посвящвна экспериментальному исслвдованив отражательной способности жидкостей, которые могут быть использованы в жидко-капельном радиаторе. Для отих целой била спрсшпироЕ-з-

на и собрана установка. Методика проведения эксперимента заключалась в измерении зеркальной отражательной способности жидкостей с последующей обработкой полученных результатов по разработанной программе для ЭВМ. Это позволило избежать использования графических номограмм, которые снижают точность определения оптических постоянных. На рис.3 показаны полученные при обработке результатов зависимости зеркальной отражательной способности от угла падения для эвтектического сплава In-Ga-Sn и полиметилсилоксаковой жидкости ПМС-2П. Полученные кривые согласуется с экспериментальными данными.

В главе 5, на основе разработанных методик расчёта, приведены' результаты численных ».¿следований радиационного теплообмена и массопереноса. Рассмотрено влияние краевых эффектов па теплообмен капельного слоя с окружающим пространством. Показано, что это влияние сказывается на расстоянии, примерно равном толщине слоя. Количество сбрасываемого тепла этой частью слоя на -15% больше, чем у аналогичной части слоя, но расположенной в центральной части. Если же сравнивать по потерям массы, то влияние краевых эффектов сказывается на расстоянии в два'раза большем, чем толщина слоя, а потери массы на краю примерно в 1.5 раза больше, чем в центральной -части.

Проведена также оценка влияния неоднородности размеров капель и неравномерное™ их распределения по объёму ячейки на характеристики капельного слоя. В результате была выбрана базовая геометрическая модель слоя, которая использовалась в последующих расчётах.

Основные закономерности радиационного охлаждения и потерь массы плоским капельным слоем получены применительно к двум типам космических энергоустановок. В первом случае рассматривалась КЯЭУ с РП-100 и термоэмиссионной системой преобразования энергии, тепловой мощностью 2800 кВт и электротеской - 200 кВт. Отвод тепла от таких установок осуществляется при достаточно высоких темшратурах (-1000К). Количество сбрасываемого тепла при этом составляет 2600 кВт, а температура капель на выходе из генератора принималась равной 9704. Единственно возможным рабочим телом здесь является жидкое олово. Во втсро?л случае рассматривалась КЯЭУ с газотурбинной схемой преобразования энергии и полезной электрической мощностью 2000 кВт. Ми-

нималышя температура цикла ГТУ принималась равной 400К, а количество отводимого тепла составляло 6100 кВт, Здесь в качестве рабочего тола рассматривалась крамиийорганическая жидкость 1ИМС-2/&Л.

Полученные зависимости степени черноты слоя от относительного расстояния можду каплями Ъ показали, что для каждой толщины слоя существует такое значение И, при котором слой будет сбрасывать максимальное количество тепла. Приведены также .изменения сродной температуры слоя и распределения температуры между каплями по толщине слоя. Оказалось, что наиболее существенное изменение температуры происходит при увеличении Ь от 1 до 3.

Получены зависимости количества сбрасываемого теала плоским кашлышм слоом от времени охлаждения для различных толщин слоя (рис.4), которые позволяют выбрать необходимые характеристики слоя для сброса заданного количества тепла.

Процесс массопероноса очень сильно зависит от температуры капель, которая моняотся со временем, это значительно усложняет рассмотрение механизма массонореноса в капельном слое. Про-водона оценка вклада капель в общую потерю массы слоом для различных толщин слоя и времен охлаждения. Зависимости суммарных потерь массы плоским катальным слоем от расстояния можду каплями приведены на рис.5. Здесь можно сделать важный вывод, что для нательного слоя с числом капель по толщине больше 30 не происходит существенного увеличения потерь массы.

Аналогичные исследования были проведены и при сбросе низ-копотенцияльного тепла органической жидкостью ПФМС-2/ЬЛ.

На примо|ю использования жидко-канального радиатора в КЯЯУ • с термоимиссиоиноя системой преобразования энергии и реактором-преобразователом РП-100, были получены его массогабаритныо характеристики. 1&зультнты расчетов представлены в табл.1. Видно, что по массе жидко-капельный радиатор в раз логче, чем ис-паи-зуоман в настоящее ьипмя трубччто |ог5орнан конструкция.

Т'асчош массопгкфИ!ных характеристик жидко-капельного радиатора для КЯ'ЛУ с газотурбинной схемой преобразования энергии приведены в табл.2. Здесь П[юимущество по массе составляет -7 раз по сравнению с трубчато-{«борными радиаторами.

Основные результаты работы

1. Разработана усовершенствованная модель капельного слоя, основанная на ого дискретном представлении. Отличительной особенностью этой модели является то, что она позволяет рассматривать капельный слой, состоящий из капель произвольных размеров и с различными оптическими характеристиками,

?,. Использование метода Монте-Карло при прямом моделировании радиационного теплообмена между каплями дч$т возможность рассчитывать достаточно сложные мололи напольного слоя, необходимые для -адекватно описания исходной физической задачи.

3. Разработана методика расчета масс,ч>по]ю)гог.а с учётом коэффициентов конденсации. П; . атом, как показали числоччмл результаты, потери массы жидкости за счет испарения будут на 15*2(7? меньше.

4. По усовершенствованной мотодико проведены экспериментальные исследования оптических свойств жидкостей. По лучении,i значения отеческих постоянных использовались в практически* расчетах.

5. Установлено, что влияние краевых эффектов на теплообмен капельного слоя с окружающим пространством сказывается на ¡расстоянии, равном тилотю капельного слоя,, а для мапс<л.ершо-оа ;)то расстояние в два раза больше.

6. Получены зависимости количества сбрасываемого тепла и потерь массы от ютмотрических параметров капельного слоя, позволяющие» выбрать оптимальные характеристики слоя.

7. Приведен сравнительный анализ массогабари чых xapaine-ристик жидко-капельного радиатора применительно к 1ШУ с Т'Н ГТ) и с газотурбинной схемой преобразования энергии. Показано, чю в первом случае жидко капельный радиатор в -5 раз, а во втором - в -7 раз .легче, чем традиционные трубчатЬ~]1еберныо радиаторы.

Осяопные материалы диссертации опубликованы. ..в следующих работах :

1. Марин C.B., Л'-будогло 0.11., Сегаль М.Л., Ллоксо'-.п И.Л., Усов В.А. Новые концепции холодильников-издучатаюй для пер'' шктивч.-ix космических :j«opi оустлпппок, |>а:»р.-1бат1да|"мчх и г.ЕЛ (обзор). Отчет ИЛЭ им.И.В.Курчатова, инв. Wi7/1.''.0,

2. Алексеев И. А. Методика расчета настационарного радааци-онного теплообмена в капельном слое радиатора. Отчет ИАЭ им. И.В.Курчатова, инв.»35/1-409-89, 1989г.

3. Алексеев И.А. Оценка погрешности значений разрешающих угловых коэффициентов при расчете радиационного теплообмена в капельном слое радиатора. Отчёт ИАЭ им.И.В.Курчатова, инв.Юб/ 1-432-89, 1989г.

4. Алексеев И.А. Перспективные концепции динамических холодильников излучателей для космических энергоустановок (обзор). Отчйт ИАЭ им.И.В.Курчатова, инв.№35/1-543-89, 1989г.

Б. Алексеев И.А. Методика расчета массопвреноса в капельном слое радиатора.. Отчет ИАЭ им.И.В.Курчатова, инв.№35/1-85-90, 1990Г,

6. Алексоев И.А. Выбор рабочей жидкости для жидко-капельного радиатора. Отчет ИАЭ vm.И.В.Курчатова, инв.К35/1 -1054-90, 1890г.

7. Алексеев И.А. Численное исследование процессов тепло-и мяссоббмена Ei плоском капельном слое радиатора с жидкометал-личоским топлоносителом. Отчет ИАЭ им.И.В.Курчатова, инв.Ю5/1 -1187-90, 1990г.

8. Алексеев И.А. Применение метода геометрической оптики для расчета угловых коэффициентов теплообмена в ячейке капельного слоя со слабопогловдющими каплями. Отчет ИАЭ им.И.В.Курчатова. mm. »35/1 -1720-92, 1992г.

9. Алексеев И.А. Мотодика расчета настационарного-радиационного теплообмена в капельном слое радиатора. Препринт ИАЭ-5245/3, 1990г.

10. Алексеев И. А. Методика расчета массопвреноса в кагюль-ном слое радиатора. Препринт ИАЭ-5289/3, 1990г.

11. Бяушов H.H.Шновия И.Г., Алексеев И. А. и др. Капельный холодильник-излучатель для космических энергоустановок. В oi>. Двигатели и энергоустановки летяг-ольных аппаратов. Тезисы докл. TI Росеийско-Китайской конференции. 1992г.

12. Ali'kseov I.A., Bnuahev B.N,, Novomlinsky V.V.Liquid Droplet Umliator Fur n Space Power System. Proc." Abs tracts ol Pamirs 18th International Simposium on Space Technology and SUwu". Мну 17-?3, 199?, Kagoshima,Japan.

13. Алексеев И.А. Применение метода геометрической оттай для расчета угловых коэффициентов теплообмена в ячейке капельного слоя со слабопоглощающими каплями. Препринт ИАЭ-5563/3, 1992г.

1

14. Panevin I.D., Alekseev I.A., Baushey B.N., Novomlins-ky V.?. Investigation of Jet-Droplet Radiators. Proci 1st International Coni. on Aerospace Heat Exchanger Technology. Palo Alto,CA,USA, 15-17 February 1993.

Ры.Х, вцдцо-ымдишя радлмчр! е.) докшив из!)

• 0) (ШОвПШ Д1М1Ш,

отражённый

Падшдай луч

вшадаиа Саз внутренних

отражения

■шедший

после одного и,утреннего '1 г решения

Рнс.г. Распространение светового луча »лутр.' сфаричесхоЯ частицы согласно геометрической оптикп.

Рис.3. Зависимоеп отражательной способности от угла падении пуча для: а)- ПЫС-20; б)- ln-6a-Sn.. ( « - вкспсрииект).

квлбдьнж слоен et «рзввма ваэзздэиа* двя h «Í.

. b. ЗС19СЯ*ХТ» ПСТ*р* UOCU ВДОСКЯМ ДОаЖЫОв &ГОМ 1 pS^HMî» ЯОВврвКМ ОТ рйССТОЯСНЦ М«ЖХ7 ВАПДЯа.

Кассогабаригвые характеристик]* раджа-тора для KJG/ о

Ta&mua X аадко-капальяога РП-1Ш

Шееогабаеитныа харахпржпва!

»Л Vi

М

-"--- -.ЖГЛО ««.«А» 31 30 «0 SO

Ч^мя полет» (оыаидения) /jrejo. от генератора к кал. errapj, сек 2.3 2.8 1 3.3 з.в

'.'дельяая мощность, к&г/м S7.S ее.» 114.3 143.3

Пл«адь капельного слоя, и «S.0 29.® 22.7 18.1

Р-хгстоянда от генератора да кпляэкгора (дливл полота капель), и 11.5 14.0 18.8' '19.8

Еириаа каподьаого слоя, и 3.81 2.14 1.33 0.93

ЭГдмьяая масса. к дгв тьнпго -слэя. кг/м ' 2.37 З.И 4.74 S.33

Касса капельвого слоя, кг 107 ЮТ 107 • 107

Касса геверэтора (коллектора) кашль, кг г"та. во • £1 42 :

Касса испарившегося тегионо-скгвля за время далрерывноя райоти радиатора Юлат. кг 1S и 14 14

кчсса радиатора, кг 282 241 223 205

Касса радиатора с учетом со-единитальвйх тртйопроаодоа. насосов, армэщх * т.д.. «г 374 344 319 233

Удельная масса кидко-кашль-кого радиатора, кг/кВт 0.14 0.13 0.12 0.11

Опгоиею» массы трузчагго-рй-Оерного радиатора к масса кидю-кдпяльяого «.3 4.7 5.1 5.5

ТаЛ ягу 2

ддз>-кад»д>аого радиатора с ВВУ я ГТУ

— «i ;=?»•. х-эо R-U3 Ж-50

31 oft гаж заек ДОК ЗЯЖ 31СХ 320К ЗЭОК 340К 3SGX 31 С* згек ЗЭОК 34СК за»

Расотояии от rasep. до юллакг., н 12.5 22.5 31.3 38.8 «5.0 131 гае 33.5 42.5 «а а iae гз.0 33.0 «5.0 so. а

Вфила капа-льаого осла-га. а 52.3 15.2 7.4 4.6 аг «1.0 11.0 8.5 at 2.» 20.8 а.« 4.0 2.4 1.S

Пж.гр^ канального облака. га. а ES4 340 231 178 143 524 280 178 130 107 411 211 140 1СВ 90

ifecca raas-льаого cdtt-т 350 IBS 123 SS 77 378 188 130 93 77 Збб 190 IX 93 ео

Ifecca таратора к коллектора. IV 820 «00 2S0 173 30* 790 400 220 180 гаав 780 370 210 180

№сса утр теоломоо. аа 10 лет. № 4 га 1S5 104S 8678 3 20 125 SIS 5233 3 16 105 баб 4S15

Касса лмвю-кааальаого радютора, ет 3174 1030 бао 1390 6S25 3400 998 655 ИХ 5500 ЗОБЗ 965 805 990 47S5

Касса сист. теолоогвада. (ГО. гас.).кг 6470 з?эо ззк 11180 6750 3740 3320 3320 9375 8320 3710 2280 3740 S4SU

Оежш. leccw рмряе. рая. / лад.-кап. рад as 8.3 7.2 S.7 г.г а7 8.4 7.3 8.1 2.8 аа 8.5 7.4 6.4 г. а

N>