Технология производства летательных аппаратов 43 УДК 536.21

advertisement
Технология производства летательных аппаратов
43
УДК 536.21:536.48
Г.Г. ЖУНЬ
Национальный технический университет "ХПИ", Украина
ОПТИМИЗАЦИЯ ТЕПЛОЗАЩИТЫ КРИОСОСУДА
Предложен способ разработки высокоэффективной теплозащиты с экранно-вакуумной теплозащитой
(ЭВТИ) для криоемкостей, криососудов и криоустройств, широко используемых в ракетно-космической
и криогенной технике, криомедицине и животноводстве для хранения и использования в значительных
объемах жидких N2, Н2 и Не.
экранно-вакуумная теплоизоляция (ЭВТИ), теплопроводность, тепломассоперенос, криососуд, вакуум, давление, температура, оптимизация
и криососудов не были понятными для специали-
Введение
стов из-за отсутствия достаточно апробированных
Ранее выпускаемые в значительных количествах
различные криососуды, криоемкости и криоустройства с машинным ускоренным их изолированием (за
0,5…1 ч) слоями экранно-вакуумной теплоизоляцией (ЭВТИ) характеризовались в 2…3 раза большими
потерями ожиженных газов, чем из космических
криостатов, изготовляемых в единичных экземплярах в криогенных центрах различных стран (в том
числе во ФТИНТ НАНУ, Харьков) с ручным очень
медленным (в течение нескольких недель) их изолированием пакетами ЭВТИ. Предложен способ разработки высокоэффективной теплозащиты с ЭВТИ
для различных криоемкостей и криососудов (с характеристиками близкими к космическим криостатам), широко используемых в ракетно-космической
технике для транспортирования, хранения в значительных объемах жидкого азота и водорода в ракетных системах, а также для создания альтернативных
экологически чистых источников
энергии для
теоретических соотношений для их исследования и
анализа. Не существовали и методики и установки
для экспериментального исследования сложных
процессов тепломассопереноса в теплозащите с пакетами ЭВТИ на криососудах, теплопритоков отдельно по всем конструктивным элементам, теплопроводности (λэф) их пакетов ЭВТИ и многих других параметров. Это не позволяло оценить совершенство используемых в криососудах конструкций
и их тепловую эффективность.
Анализ положений незавершенной и неапробированной методики теплового расчета криососудов
[1], а также состояния пакетов ЭВТИ в них после их
эксплуатации в течение 10 лет и более позволили
установить, что их теплопроводность λэф должна
определяться (согласно соотношения (1)) многими
параметрами:
λэф = f(λ┴, λII, P, ΔT, δи.ср.,Fср, Ру h, ρ, Δλм,
Δλл, Δλк.к., Δλл.к.к),
транспортных средств.
(1)
где λ┴, λII – теплопроводность в поперечном и про-
1. Анализ состояния проблемы
теплозащиты криосистем
и обоснование задач исследования
дольном слоям ЭВТИ направлении; Р – давление
газа в теплоизоляции; ΔТ – перепад температуры по
толщине пакета ЭВТИ; δи.ср – среднеинтегральная
Долгие годы причины расхождения между теп-
толщина пакета ЭВТИ на криососуде; Fср – средняя
ловыми характеристиками космических криостатов
поверхность теплоизоляции в криососуде, Ру – мон-
 Г.Г. Жунь
АВИАЦИОННО-КОСМИЧЕСКАЯ ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИЯ, 2007, № 5 (41)
44
Технология производства летательных аппаратов
тажное усилие натяжения; h – ширина раскроя ис-
новениями, процесса вакуумировки и диффузии
ходного материала ЭВТИ на полосы; ρ – плотность
молекул из материала, соответственно; Bi* , H –
укладки слоев в пакете ЭВТИ, Δλм, Δλл, Δλк.к., Δλл.к.к –
дополнительные молекулярный, лучистый, контактно-кондуктивный и лучисто-контактно-кондуктивный составляющие механизмов теплопереноса через
пакет ЭВТИ, образующихся от влияния более 10-ти
выявленных ухудшающих факторов.
безразмерные коэффициенты газообмена в вакуумной системе и через поверхность материала; То –
оптимальная температура процесса вакуумирования; DT – коэффициент диффузии молекул из вакуумируемого материала; Va – тепловая скорость
молекул; Еп – энергия преодоления приповерхност-
Теоретических соотношений для расчета такой
теплопроводности для пакета ЭВТИ на криососудах,
осложняемой значительным числом различных параметров, не существовало.
ного барьера.
Вследствие неизвестности способов определения
многих из перечисленных в соотношениях (2) и (3)
параметров неапробированными оставались в тео-
Значительную информацию об особенностях
происходящих процессов тепломассопереноса в теплозащите криососудов возможно получить из анализа измеренных профилей температуры Т(l), Т(δ) и
давления Р(l), Р(δ) в продольном и поперечном сло-
рии [2] и уравнения для расчета параметров Р и W
для пакетов ЭВТИ.
Из проведенного анализа сделан вывод о необходимости решения принципиально новых научных
задач выявления основных закономерностей и фи-
ям ЭВТИ направлении, а также величин газоотделе-
зических параметров для многомерных сопряжен-
ния (W). Методики измерения температуры в таких
ных процессов тепломассопереноса в многоэле-
слоях ЭВТИ не были известными. Не существовали
ментных теплоизоляционных конструкциях с паке-
и апробированные миниатюрные датчики давления
тами ЭВТИ на промышленных криососудах (ослож-
для измерения данного параметра в такой теплоизо-
няемых
ляции в диапазоне от 10–4 до 101 Па. Из анализа по-
ухудшающих факторов), путем экспериментально-
ложений незавершенной теории процессов вакуу-
расчетных исследований по разработанным ориги-
мирования Р(τв) и газоотделения W(τв) для материа-
нальным устройствам и методикам на изготовлен-
лов теплозащиты [2] установлено, что значения па-
ных установках. На основании полученных резуль-
раметров Р и W в пакете ЭВТИ обуславливаются
татов следовало разработать комплекс научно-
многими параметрами, согласно соотношений
обоснованных параметров, конструкций и техноло-
выявлением
значительного
количества
гий для оптимизации теплозащитной конструкции
Р = f(W, a, D┴, DII, δи.ср., l, Sу, So,
τa, τпр, τв, τD, Bi* )
(2)
W = f(To, τв, DT, τD, Va, Еп, H ),
(3)
криососуда.
Вследствие сложности многомерных сопряжен-
и
ных процессов тепломассопереноса в теплозащитной конструкции криососудов было решено ком-
где а – величина сорбции газов на адсорбенте ваку-
плекс научно-обоснованных параметров, конструк-
умного насоса криососуда; D┴, DII – коэффициенты
ций и технологий для оптимизации всех характери-
диффузии в поперечном и продольном слоям ЭВТИ
стик криососуда (Ко) разрабатывать из результатов
направлении; l – расстояние откачки молекул; Sу,
такой оптимизации для 5-ти его отдельных основ-
So – поверхность вакуумируемого материала и шту-
ных составляющих факторов (устраняющих причи-
цера откачки; τa, τпр, τв, τD – время жизни молекул в
ны снижения тепловых характеристик криососуда
адсорбированном состоянии, пролета между столк-
от ухудшающих факторов (Ку); оптимизирующих
Технология производства летательных аппаратов
45
все выявленные параметры машинного способа изо-
изменения профилей температуры Т(l), Т(δ) и давле-
лирования криососудов полосами ЭВТИ с воспроиз-
ния Р(l), Р(δ) в пакете ЭВТИ, эффективность тепло-
водимой минимальной теплопроводностью λэф.min
обмена αл с парами криоагента на локальных участ-
(Км); способствующих достижению предельной
ках по высоте неизотермической горловины, ресур-
максимальной степени использования холода паров
са работы криососуда R при разовом заполнении.
Эх.max (Кх), обуславливающих конструкцию адсорб-
В результате было установлено, что в пакете
ционного вакуумного насоса с максимальной защи-
ЭВТИ с прокладочной стекловуалью ЭВТИ-7 (ис-
той его адсорбента от "отравляющего" воздействия
пользовавшейся в низкокачественных криососудах)
высококипящих молекул Н2О, СО2 и других, содер-
имеются участки с локальным повышенным (на ~3
жащихся в откачиваемых продуктах газоотделения
порядка) давлением газа (зависимость Р(х/δ) 1, рис. 1)
из материалов теплозащиты (Ка); ускоряющих про-
[3] в сравнении с необходимым оптимальным
цесс термовакуумной дегазации материалов изоля-
Ро≤10–3 Па.
ционной полости для достижения оптимального
газоотделения Wо и давления Ро за регламентированное время τд (Кд). Из этого следует, что комплекс
Ко для оптимизации характеристик всего криососуда
должен обуславливаться 5-ю его составляющими
согласно соотношения
Ко = f(Ку, Км, Кх, Ка, Кд).
(4)
2. Результаты оптимизации
теплозащиты криососуда
В настоящей работе выявление новых основных
закономерностей многомерного сопряженного процесса тепломассопереноса в теплозащите криососуда осуществлялось путем экспериментально-расчетных исследований с использованием более 20 разработанных оригинальных устройств и методик на
Рис. 1. Изменение давления Р(1,2)
и теплопроводности λэф (3,4)
по относительной толщине (х/δ) слоев
в пакете ЭВТИ на криососуде с жидким азотом:
1,4 – теплоизоляция с использованием
стекловуали ЭВТИ-7;
2,3 – слои ЭВТИ с бумагой УСНТ-10
изготовленных установках и с применением более
7000 серийных криососудов. В опытных криососу-
Это следует из анализа зависимостей λэф(Р) для
дах варьировались определенные параметры, конст-
трех различных пакетов ЭВТИ на криососудах (см.
рукции и технологии, а также различное (в том чис-
на рис. 2 зависимости 1, 2 и 4) [3]. Локальные участ-
ле многолетнее) воздействие на их теплозащиту ва-
ки (рис. 1) образуются в результате слипания слоев
куума, низких температур, динамических эксплуа-
ЭВТИ от клеевой основы ПВА, выделяющейся из
тационных нагрузок и термоциклирования. При
ЭВТИ-7 при нагревании криососуда в процессе де-
этом экспериментально исследовались в них изме-
газации. В результате слипания теплопроводность
нения: теплопритоков по отдельным конструктив-
пакета ЭВТИ увеличивается на 40 % от увеличения
ным элементам, теплопроводность пакета ЭВТИ,
вклада газовой составляющей теплопереноса Δλг.
степень использования холода паров криоагентов,
Для устранения его в пакете ЭВТИ стали использо-
46
Технология производства летательных аппаратов
вать новый (выбранный) прокладочный материал
тричества величиной (6…8)·10–7 кл/м2; лучисто-
УСНТ-10 (Ми), не содержащий клеевой основы.
контактно-кондуктивного теплового потока Δλл.к.к.
Для пакетов ЭВТИ с данной прокладкой зависи-
на ~13 % от одновременного повышения плотности
мость Р(х/δ) 2 (рис. 1) имеет монотонный характер, а
слоев в изоляции и увеличения их степени черноты
полученное давление в ЭВТИ соответствует опти-
из различных источников.
мальному значению Ро.
Установлено более 10 различных ухудшающих
Для такой теплоизоляции теплопроводность λэф
факторов, которые обуславливают увеличение теп-
не зависит от ее толщины δ (зависимость λэф(δ) 3,
лопроводности (Δλу) пакетов ЭВТИ из слоев ПЭТФ-
рис. 1) и увеличивается при наличии клеевой осно-
ДА+ЭВТИ-7 на низкокачественных криососудах до
вы (кривая 4, рис. 1).
(22…28)·10–5 Вт/(м·К), т.е. в 7…9 раз в сравнении с
непрогреваемыми образцами данной теплоизоляции
на калориметре.
Из этого следует, что ухудшение тепловых характеристик данной теплоизоляции обуславливается
увеличением всех составляющих механизмов теплопереноса согласно соотношения
Δλу = f(Δλг, Δλл, Δλк.к., Δλл.к.к.).
(5)
На основании полученных результатов исследований разработан комплекс Ку из 9 следующих параметров, конструкций и технологий, с использованием которых устраняется образование в пакетах
Рис. 2. Зависимость коэффициента
теплопроводности (λэф) от давления воздуха
в криососуде с жидким азотом
для следующих изоляционных композиций:
1, 3 – изоляция ПЭТФ-ДА+ЭВТИ-7;
2 – СНТ-10-Д;
4 – ПЭТФ-ДА+УСНТ-10;
3 – калориметрические данные [1]
В пакетах ЭВТИ на низкокачественных криососудах происходит увеличение теплопроводности [4]
от повышения: лучистого теплового потока Δλл на
~ 41 % в результате возрастания степени черноты
экранов теплоизоляции в 3…8 раз от попадания на
них угольной пыли из несовершенной конструкции
адсорбционного вакуумного насоса, а также образования слоя криоконденсата из откачиваемых продуктов
газоотделения;
контактно-кондуктивного
теплопереноса Δλк.к. на ~6 % от увеличения плотности слоев в пакете ЭВТИ в результате воздействия
возникающих при изолировании зарядов статэлек-
ЭВТИ ухудшающих факторов: То, Ро, Wо, ρо – оптимальные значения температуры, давления, газоотделения и плотности укладки слоев в пакете ЭВТИ,
соответственно; Ао, По – оптимизированные конструкции адсорбционного вакуумного насоса и пакета
ЭВТИ, исключающих образование и попадание
угольной пыли в слои теплоизоляции и конденсацию криоосадка, соответственно; Зу – заземляющее
устройство для снятия образующихся зарядов статэлектричества в процессе изолирования; nг.о. – оптимальное число подмоточных слоев стекловуали
ЭВТИ-7 на горловине для обеспечения склеивания
торцов пакета ЭВТИ с ее поверхностью и предотвращения его деформации при эксплуатации.
Таким образом, комплекс Ку обуславливается перечисленными параметрами, конструкциями и характеристиками согласно соотношения:
Ку = f(То, Ро, Wо, ρо, Ао, По, Зу, nг.о., Ми).
(6)
Технология производства летательных аппаратов
47
В результате в таких оптимизированных криосо-
Установлено, что к монтажным параметрам от-
судах теплопроводность, например, для пакета
носится также количество подмоточных слоев стек-
ЭВТИ из слоев ПЭТФ-ДА+УСНТ-10 уменьшилась
ловуали на поверхности внутренней колбы криосо-
-5
в ~ 6,7 раза до значения (4,1…4,2)·10 Вт/(м·К).
суда nк.о..
Для выявления параметров машинного способа
Из полученных результатов следует, что ком-
изолирования криососудов пакетами ЭВТИ иссле-
плекс Км для оптимизации всех выявленных мон-
довалась зависимость теплопроводности λэф от мон-
тажных параметров для изолирования криососудов с
тажных усилий натяжения (Ру) для полос теплоизо-
воспроизводимой минимальной теплопроводностью
ляции (измеряемых разработанным динамометром),
λэф.min обуславливается пятью выявленными пара-
ширины раскроя изолируемого материала на полосы
метрами согласно соотношения:
(h) и от диаметра (D) изолируемого внутреннего
Км = f(Ру.о., hо, nг.о., nк.о., D).
(7)
резервуара криососуда [5].
Результаты некоторых таких экспериментальных
Установлено, что одной из причин низкой эф-
ПЭТФ-
фективности изготовлявшихся криососудов явля-
ДА+УСНТ-10, с различной шириной их раскроя на
лось незначительное использование в них холода
полосы (h) на криососудах диаметром 0,18 и 0,38 м,
паров криоагентов (менее 19 %) для уменьшения
представлены на рис. 3.
суммарных теплопритоков, вследствие несовершен-
исследований,
на
примере
изоляции
ства конструкции их сопряженного узла: торцы
ЭВТИ – поверхность горловины. Проведенные исследования позволили установить, что эффективность данного охлаждающего эффекта Эх в криососудах обусловлена взаимосвязью между сопряженными процессами теплообмена внутри их неизотермической горловины с парами криоагента (α) и теплообменом на ее поверхности с торцами ЭВТИ (К)
за счет механизма теплопроводности через стенку
горловины. Выявлено 9 параметров, конструкций и
Рис. 3. Зависимость теплопроводности λэф
слоев ЭВТИ на криососуде с жидким азотом
от монтажных усилий натяжения Ру,
ширины их раскроя на полосы h
и диаметра изолируемого внутреннего
резервуара D
технологий, позволивших достигнуть полный теплообмен между торцами ЭВТИ и горловиной (Кmax)
и максимальный коэффициент теплообмена (αmax) с
парами криоагента внутри горловины, что обеспечило в криососудах с жидкими N2, Н2 и Не макси-
Из них следует, что для криососуда с D=0,38 оп-
мального охлаждающего эффекта (Эх.max) для них,
тимальными являются ширина h=0,07 м и усилие
равного 1,6, 4,8 и 40, соответственно. Это составля-
натяжения Ру.о.=0,19 кг/полосу. Для криососуда с
ет 97, 94 и 89 % от максимальных теоретических
D=0,08 м – hо=0,0,35 м, а Ру.о.= 0,06 кг/полосу. В ре-
значений данных параметров [6].
зультате оптимизации для двух различных криосо-
В результате показано, что в этом случае вели-
судов получены одинаковые воспроизводимые ко-
чина сопряженного продольного теплопереноса QII
эффициенты теплопроводности λэф.min, близкие к
по экранному материалу изоляции из пакета ЭВТИ к
наименьшим их калориметрическим значениям.
горловине (с объемом паров криоагента внутри)
48
Технология производства летательных аппаратов
превышает поперечный тепловой поток Q┴ через
где Тmin – минимальная температура охлаждения
данную теплоизоляцию в криососудах с жидким N2,
адсорбента в вакуумном насосе; Эз.о. – оптимизиро-
Н2 и Не в ~1,6, ~5 и ~40 раз, соответственно. Найде-
ванное число защитных тепловых экранов; Vо –
но, что комплекс Кх, обеспечивающий достижение в
суммарный объем продуктов газоотделения из ма-
изготовляемых криососудах максимальное исполь-
териалов теплозащиты за срок эксплуатации (5, 10,
зование холода паров Эх.max обуславливается 9 пара-
15 лет). Проведенные исследования показали, что с
метрами и технологиями согласно соотношения:
помощью такой оптимизированной конструкции
вакуумного адсорбционного насоса срок поддержа-
Кх = f(Кmax, αmax, Ру.о., hо, nг.о., nк.о., Nн.о.,
Fотб, ЭAl.о).
(8)
ния оптимального вакуума в изоляционной полости
увеличивается в ~2,5 раза.
где Nн.о. – неравномерное распределение (по уста-
При серийном производстве криососудов боль-
новленному закону) торцов пакета ЭВТИ вдоль по-
шое значение имеет ускорение процесса термоваку-
верхности горловины; Fотб – дополнительная по-
умной дегазации изоляционной полости для дости-
верхность контакта торцов пакета ЭВТИ с горлови-
жения оптимального газоотделения Wо и давления
ной, достигаемая за счет отбортовки торцов ЭВТИ;
Ро за регламентированное время (τд) при оптималь-
ЭAl.о. – дополнительные экраны из Al-фольги, ис-
ной температуре То и скорости откачки vо [8]. Экс-
пользуемые в пакетах ЭВТИ.
периментально установлено, что достижение для
Высокоэффективная работа криососуда (любой
изоляционной полости газоотделения Wо за время τд
криосистемы) во многом определяется совершенст-
оказалось возможным лишь после осуществления
вом конструкции его вакуумного адсорбционного
для адсорбционного и прокладочного изоляционно-
насоса и сорбционной способностью используемого
го материала предварительной дегазации в специ-
адсорбента для получения и длительного поддержа-
альной вакуумной камере через штуцер в 3…5 раз
ния в изоляционной полости оптимального вакуума
большего диаметра (чем в криососуде) при темпера-
Ро ≤ 10–3 Па. При этом установлено, что адсорбент
туре Тп.д. = 390…400 К в течение τп.д. = 24…28 ч с
для него должен выбираться по величине сорбции к
откачкой до Рп.д. = 10–1 Па и последующим насыще-
продуктам газоотделения (ап.г.) при рабочем давле-
нием данных материалов сухими N2 или воздухом
нии (Рраб) и модификации его поверхности высоко-
(Гн) до атмосферного давления. Такая предвари-
кипящими молекулами Н2О, СО2 и другими. Они
тельная обработка позволяет дегазировать из дан-
содержатся в откачиваемых продуктах газоотделе-
ных материалов значительный объем (до 70 %) про-
ния из материалов теплозащиты и оказывают значи-
дуктов газоотделения, состоящих в основном из мо-
тельное "отравляющее" их сорбционную способность (на ~50 %) воздействие [7]. По данной характеристике наиболее эффективным для использования в вакуумном насосе оказался уголь СКТ-4 (Ма) в
сравнении с углем БАУ и другими. Выявлено, что
комплекс Ка для оптимизации конструкции вакуумного адсорбционного насоса обуславливается 8-ю
параметрами, конструкциями и технологиями, согласно соотношения:
Ка = f(Рраб, Тmin, Wо, Ао, Эз.о., Vп.г., ап.г., Ма),
лекул Н2О. Замена их на молекулы N2 (или воздуха)
ускоряет последующий процесс вакуумирования
данных материалов из межстенной полости криососудов в 2,5…3,7 раза, поскольку молекулы N2 имеют
(согласно нашим исследованиям) величину адсорбции а(Р) и теплоту этого процесса Q(а), а также
время их жизни в адсорбированном состоянии в,
соответственно, ~2, ~2,5 и 4-5 раза меньшие в сравнении с молекулами Н2О. Установлено, что ком-
(9)
плекс Кд для оптимизации процесса дегазации меж-
Технология производства летательных аппаратов
49
стенной полости криососудов состоит из 8-ми пара-
Разработанный комплекс из 30 научно-обосно-
метров, конструкций и технологий, согласно соот-
ванных параметров, конструкций и технологий и
ношения:
выбранные наиболее эффективные современные
Кд = f(Wо, То, Тп.д., Рп.д. τп.д., Гн, τз, Мк),
(10)
изоляционные, адсорбционный и конструктивные
материалы внедрен в серийное производство 7-ми
где Мк – наиболее эффективный конструктивный
типов криобиологических сосудов емкостью от 5 до
материал.
35 л на Харьковском заводе транспортного оборудо-
Из полученных результатов исследований теоре-
вания (ХЗТО), что позволило довести их тепловые,
тических (по развитым нами теориям теплового
вакуумные и другие характеристики до лучших в
расчета и вакуумирования), а также эксперимен-
мире.
тальных новых особенностей многомерных сопря-
В результате ресурс работы, например, криосо-
женных процессов в многоэлементной теплозащите
суда Х-34Б (35 л) с жидким азотом увеличился со
криососудов по созданным методикам на изготов-
100-110 до 390…400 суток (в ~3,6 раза). Это в 1,6
ленных установках разработан комплекс Ко из 30
раза выше лучшего подобного французского крио-
научно-обоснованных параметров, конструкций и
сосуда RVS-35A. От повышения качества выпус-
технологий, позволивших оптимизировать в криосо-
каемых криососудов завод ХЗТО получил экономи-
судах теплопроводность пакетов ЭВТИ до предель-
ческий эффект более 700 тыс. руб. (в ценах 1991 г.).
ной низкой теплопроводности λэф.min, близкой к ка-
К настоящему времени уже изготовлено более
лориметрическим значениям, получать максималь-
160 тыс. таких высокоэффективных криососудов,
ную степень использования холода паров криоаген-
которые широко используются в ракетно-косми-
тов Эх.max, сравнимую с предельной теоретической, и
ческом комплексе, животноводстве, криомеди-
оптимальный вакуум Ро ≤ 10
–3
Па в изоляционной
цине и криобиологии на Украине, в странах СНГ,
полости с поддержанием данных параметров в тече-
Финляндии, Венгрии, Монголии и других стра-
ние 10…15 лет эксплуатации τэ криососудов (крио-
нах.
устройств) в интервале 4…120 К. В результате в
Следует отметить, что современный и грядущий
данных оптимизированных криососудах были дос-
прогресс в развитии многих отраслей науки, техни-
тигнуты предельные ресурсы работы Rmax при разо-
ки, медицины, животноводства, решении проблем
вом заполнении их жидким криоагентом на протя-
жизнеобеспечения, в развитии альтернативных мо-
жении τэ. Получение таких характеристик Rmax для
торных топлив для транспортных средств связывают
криососудов в течение τэ определяется использова-
с использованием явления сверхпроводимости (в
нием комплекса из 30 разработанных научно-
том числе высокотемпературной), чистых и сверх-
обоснованных параметров, конструкций и техноло-
чистых газов (получаемых криогенными методами),
гий (или тремя предельными параметрами λэф.min,
а также с внедрением жидкого метана, водорода и
Эх.max и Ро) для их оптимизации согласно соотноше-
низкотемпературных процессов в энергетике. Для
ниям:
этого требуется использование значительного коли-
Rmax = f(То, Ро, Рраб, Wо, Тmin, Тп.д., Рп.д., αmax,
чества различных криоустройств, криоемкостей и
Кmax, τд, τп.д., Ру.о., hо, nг.о., nк.о., ρо, ап.г., Гн,
криососудов с самой эффективной криогенной теп-
Vп.г., Nн.о., Ао, Ио, Fотб, ЭAl.о., Эз.о., Зу, D,
лоизоляцией с пакетами ЭВТИ, комплекс научно-
Ми, Ма, Мк)
(11)
обоснованных параметров, конструкций и технологий для изготовления которых разработан автором и
или
Rmax = f(λэф.min, Эх.max, Ро).
(12)
описан в настоящей работе.
50
Технология производства летательных аппаратов
Заключение
3. Жунь Г.Г. Разработка оптимальной технологии вакуумирования криососудов // Придніпровсь-
По полученным результатам экспериментальнорасчетных исследований новых особенностей многомерных сопряженных процессов тепломассопереноса в многоэлементной теплозащите с пакетами
ЭВТИ на криососудах с использованием разработанных оригинальных устройств и методик на изготовленных установках разработан комплекс из 30-ти
научно-обоснованных параметров, конструкций и
технологий для проектирования, оптимизации и
изготовления различных криососудов и криоемкостей для интервала 4-120 К с предельно низкими
потерями жидких криогентов. Разработанный комплекс позволил оптимизировать серийные криобиологические сосуды, выпускаемые на заводе ХЗТО,
до тепловых, вакуумных и др. характеристик лучших существующих аналогов.
кий науковий вісник. Сер.: Машинобудування. –
1998. – № 43 (110). – С. 43-51.
4. Жунь Г.Г., Гетманец В.Ф., Михальченко Р.С.
и др. Выявление и устранение факторов, ухудшающих эффективность криососудов // Инж.-физ. журн. –
1989. – Т. 56, № 2. – С. 271-276.
5. Жунь Г.Г. Оптимизация технологии монтажа
теплозащитных слоев ЭВТИ криососудов // Придніпровський науковий вісник. Сер.: Машинобудування. – 1998. – № 28 (95). – С. 24-30.
6. Эффективность "безэкранного" метода использования холода паров в криососудах с широкой
горловиной / Г.Г. Жунь, В.Ф. Гетманец, Р.С. Михальченко, П.Н. Юрченко и др. // Инж.-физ. журн. –
1988. – Т. 54, № 4. – С. 600-607.
7. Жунь Г.Г. Разработка и исследование энергосберегающих адсорбционных насосов для криососу-
Литература
дов // Інтегровані технології та енергозбереження. –
2000. – № 4. – С. 17-25.
1. Гетманец В.Ф., Михальченко Р.С., Вакулен-
8. Жунь Г.Г. Оптимизация процесса термоваку-
ко В.Д. К вопросу неаддитивности тепловых пото-
умной дегазации теплозащиты криососудов // Авиа-
ков по тепловым мостам и экранно-вакуумной теп-
ционно-космическая техника и технология. – Х.:
лоизоляции криогенных устройств // Теплообмен
Нац. аерокосмічний університет "ХАІ", 2001. –
при низких температурах. – К.: Наук. думка, 1979. –
Вип. 21. – С. 104-107.
С. 120-130.
2. Гетманец В.Ф. Адсорбционно-диффузионная
модель газоотделения вакуумных систем // Расчет и
исследование криогенных систем. – К.: Наук. думка,
1981. – С. 22-32.
Поступила в редакцию 21.08.2007
Рецензент: д-р физ.-мат. наук, проф. А.И. Прохватилов, Физико-технический институт низких температур им. Б.И. Веркина НАН Украины, Харьков.
Download