Увеличение скорости струи в паровом канале тепловых труб среднетемпературного диапазона Текст научной статьи по специальности «Физика»

Решетневские чтения

УДК 536.248.2;532.574.2

А. В. Серяков, А. В. Конькин ОАО «Специальное конструкторско-технологическое бюро по релейной технике», Великий Новгород, Россия

В. К. Белоусов ОАО «Корпорация СПЛАВ», Великий Новгород, Россия

УВЕЛИЧЕНИЕ СКОРОСТИ СТРУИ В ПАРОВОМ КАНАЛЕ ТЕПЛОВЫХ ТРУБ СРЕДНЕТЕМПЕРАТУРНОГО ДИАПАЗОНА

Работа представляет собой часть комплексного расчетно-экспериментального исследования интенсификации теплопередающих характеристик тепловых труб среднего температурного диапазона.

При торцовом (аксиальном) направлении теплового потока на входе в тепловую трубу, характерном для космического применения, появляется возможность использования струйного парового сопла, аналогичного соплу Лаваля, и окруженного слоем капиллярно-пористой вставки (КПВ) вдоль всей длины тепловой трубы, что увеличивает скорость потока пара и предельные параметры трубы.

Проблема интенсификации теплопередающих характеристик среднетемпературных тепловых труб (ТТ), применяемых для охлаждения теплонагружен-ных элементов КА, в настоящее время исключительно актуальна. Теплопередача и эксплуатационная эффективность ТТ с капиллярно-пористыми вставками определяется замкнутым циркуляционным движением жидкого рабочего тела, претерпевающим фазовый переход жидкость-пар с поглощением тепла в зоне испарения КПВ, перенос паровой фазы по конфузор-но-диффузорному паровому каналу, фазовый переход пар-жидкость с выделением тепла в зоне конденсации, и возврат жидкости по КПВ в зону испарения ТТ.

При торцовом направлении теплового потока на входе в тепловую трубу, предпочтительным конструктивным решением является выполненный из металлического капиллярно-пористого материала плоский испаритель, плотно прилегающий к плоской нижней крышке и снабженный инжектирующими паровыми каналами (рис. 1).

Скорость течений пара рабочей жидкости, в качестве которой применен диэтиловый эфир С4Н10О с температурой кипения 35,4 °С, рассчитана с помощью программы А№У8.

Применяя термоанемометр с нагретой нитью, измерены скорости потока пара в критическом сечении сопла тепловой трубы; сравниваются экспериментальные значения скоростей потока пара, см/сек, в критическом сечении сопла (черные точки) и в стандартном цилиндрическом паровом канале (белые точки) в зависимости от температуры перегрева испарителя над температурой кипения жидкого рабочего тела при равной площади сечений каналов. Здесь же показаны расчетные аппроксимирующие значения: критическое сечение сопла (сплошная линия), цилиндрический канал (пунктирная кривая) (рис. 3).

Термоанемометр измерял среднюю во времени продольную компоненту скорости свободного потока пара с коэффициентом перегрева нити 1,8 [1]. Максимальная ошибка при калибровке термоанемометра не превышала 2-3 % от значения скорости, погрешность

измерения среднего во времени значения продольной компоненты скорости потока пара с помощью термоанемометра не превышала ± 0,3 бш/б.

1 2

Рис. 1. Тепловая труба с плоским пористым испарителем: 1 - верхняя крышка, 2 - цилиндрический корпус ТТ, 3 - конический турбулизатор, 4 - капиллярно-пористая вставка (КПВ), 5 - нижняя крышка, 6 - капиллярные инжектирующие каналы, 7 - нижний плоский капиллярно-пористый испаритель

.:гб£5 1 _пс 5 1.БЙ1 £.354 г.оге

Рис. 2. Распределение расчетной скорости струй пара, см/с, над инжектирующими паровыми каналами в испарительной части ТТ при малой тепловой нагрузке

Перспективные материалы и технологии в аэрокосмической отрасли

12 1 0.8 0.6 0.4 0.2 ^Velocity, sm/s

♦ у • •у' к

* * J • . о о • * —'

* /О """"о о -- О \ О о о о о ° 6Т,

и 5 10 15"

Рис. 3. Результаты измерений скоростей потока пара в критическом сечении сопла и цилиндрическом паровом канале

Сравниваются экспериментальные значения скоростей потока пара, см/сек, в критическом сечении сопла, испускаемых плоским пористым испарителем с капиллярными инжектирующими каналами (крестики), и плоским пористым испарителем без инжектирующих каналов (черные точки), в зависимости от температуры перегрева испарителя над температурой

кипения. Число Рейнольдса Re = 0,06, число Прандт-ля Pr = 0,77 (рис. 4).

iVelocity, sm/s

X S

X X X * * / / •

• S х

X X ,х . х

X х /X

X х* Х /X х*

•

>хх /х

• • / ' *

/ •

X yS ¿т, к

Рис. 4. Результаты измерений скоростей потока пара, испускаемым испарителем с капиллярными инжектирующими каналами и без них

Библиографическая ссылка

1. Бредшоу П. Введение в турбулентность и ее измерение. М. : Мир, 1974.

A. V. Seryakov, A. V. Konkin JSC «Special Design and Technological Bureau of the relay technology», Russia, Veliky Novgorod

V. K. Belousov

JSC «Industrial Corporation «SPLAV», Russia, Veliky Novgorod

INCREASE OF JET VELOCITY IN THE STEAM CHANNEL OF HEAT PIPES OF MEDIUM TEMPERATURE RANGE

The work presents a part of the complex rated experimental research of the heat- transfer characteristic intensification of the heat pipes of medium temperature range.

At the butt (axial) direction of heat flow at the inlet into the heat pipe being characteristic for the space application, a possibility of the jet steam nozzle use appears analogous to the Laval nozzle and surrounded by a capillary porous insertion, layer along the whole length, what increases the steam flow velocity and the heat pipe limit parameters.

© Серяков А. В., Конькин А. В., Белоусов В. К., 2011

УДК 621.09:674.05

И. Н. Спицын, В. В. Кулик, К. Ю. Филиппов Сибирский государственный технологический университет, Россия, Красноярск

ПОВЫШЕНИЕ СРОКА ЭКСПЛУАТАЦИИ ЛЕНТОЧНЫХ ПИЛ ДЛЯ РЕЗКИ КРИСТАЛЛИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ

Рассмотрены особенности технологии эксплуатации ленточных пил, работающих со скоростями резания порядка 30-40 м/с при резке кристаллических материалов, используемых для солнечных батарей космических аппаратов.

В космических аппаратах солнечные батареи ра- зывает, что проблема повышения прочности и устой-ботают в основном на базе монокристаллов кремния. чивости ленточных пил в технологическом процессе Операция раскроя слитков монокрасталлов кремния раскроя композиционных и кристаллических мате-является трудоемкой, требующей системного анализа. риалов стоит достаточно остро. При анализе пробле-Опыт эксплуатации ленточнопильных станков пока- мы выявлены функции, описывающие напряженное