Моделирование температурного состояния газожидкостной СОТР

Стационарное температурное состояние ГЖ СОТР определяется математическими моделями входящих в систему тепловых агрегатов и в соответствии с принципиальной схемой (см. рис. 2.5) представляется в следующем виде:

1) гермоотсек:

2) газожидкостный агрегат:

3) РТО:

;

4) конвективный теплообмен в канале РТО для жидкостного теплоносителя на турбулентном режиме (Re > 2300):

; ; ; ;

5) смеситель жидкостного контура:

Здесь - хладопроизводительность СОТР (количество тепла, отводимого ГЖ СОТР в единицу времени); kF - суммарный коэффициент теплопередачи в ГЖА; cG - водяной эквивалент жидкостного теплоносителя; G - суммарный массовый расход жидкостного теплоносителя в контуре; G₂ - расход теплоносителя через РТО; G₁ - расход теплоносителя через байпасную магистраль; 0 - среднеинтегральная температура поверхности РТО; - температура условной среды; - плотность поглощенного поверхностью РТО внешнего теплового потока; h - положение регулирующего органа РРТ: при h= 0 G₂ = 0; G₁ = G; при h= 1 G₂ =G G₁ = 0; - максимальный диапазон изменения температуры газа в гермоотсеке (считается заданной).

Модель стационарного температурного состояния испcользуется при построении алгоритма определения проектных параметров газожидкостной СОТР.

Алгоритм определения проектных параметров газожидкостной системы обеспечения теплового режима

Алгоритм определения проектных параметров газожидкостной СОТР разрабатывается на основании представленных выше математических моделей:

• внешнего теплообмена;

• внутреннего теплообмена;

• жидкостного контура СОТР. 

Особенностью рассматриваемой тепловой расчетной схемы гермоконтейнера является применение секционного корпусного (или панельного) радиационного теплообменника (РТО), что учитывается в алгоритме раздельным определением внешней тепловой нагрузки и всех проектных параметров для каждой секции РТО.

В качестве основного расчетного случая для определения проектных параметров СОТР принимается режим максимального энергопотребления тепловыделяющей аппаратуры при заданной пространственной ориентации КА (соответствующей его основному рабочему положению при функционировании КА на орбите).

По функционированию жидкостного циркуляционного контура СОТР приняты следующие основные допущения.

1. Регулируемой температурой жидкостного контура является температура t₁, на входе в газожидкостный агрегат (ГЖА), которая принимается равной минимальной температуре газа в гермоотсеке (Т_min) t₁=Т_min .

2. Основному расчетному случаю - режиму максимального энергопотребления - соответствует положение регулятора расхода теплоносителя (h), соответствующее расходу через РТО (G₂), равному: G₂ = 0,9G_max.

3. Максимальный объемный расход в жидкостном циркуляционном контуре соответствует стандартной производительности гидронасосного агрегата (ГНА), установленного в контуре, и принят равным: G_V= 10^-4 м³/с.

4. Регулирование хладопроизводительности жидкостного циркуляционного контура СОТР производится путем изменения расхода G₂ через РТО по сигналу (Δh), вырабатываемому в блоке управления в зависимости от отклонения регулируемого параметра (Δt_i).

Блок-схема алгоритма определения проектных параметров газожидкостной СОТР представлена на рис. 2.6.

Результатом численной реализации представленного алгоритма являются следующие проектные параметры газожидкостной СОТР:

1) расход газового теплоносителя в гермоотсеке G_г;

2) суммарный коэффициент конвективного теплообмена ГЖА – (kF)_ГЖА;

3) термическое сопротивление ЭВТИ днищ гермоотсека - R_э;

4) количество секций (панелей) РТО - n;

Рис. 2.6. Блок-схема алгоритма определения проектных параметров газожидкостной СОТР

Рис. 2.6 (окончание)

5) параметры каждой секции РТО:

• поверхность излучения F_p;

• среднеинтегральная температура поверхности ;

• температура условной среды T_у.с.;

• коэффициент конвективного теплообмена в канале РТО α_т;

6) суммарная поверхность излучения РТО .

На основании полученных результатов делается заключение о необходимых условиях обеспечения теплового режима гермоконтейнера КА с газожидкостной СОТР и проводится сравнительный анализ параметров газожидкостной и газовой СОТР.