Эмиссия газов от очистных сооружений канализации: В последние годы внимание мирового сообщества сосредоточено на экологических проблемах...
Адаптации растений и животных к жизни в горах: Большое значение для жизни организмов в горах имеют степень расчленения, крутизна и экспозиционные различия склонов...
Топ:
Отражение на счетах бухгалтерского учета процесса приобретения: Процесс заготовления представляет систему экономических событий, включающих приобретение организацией у поставщиков сырья...
Методика измерений сопротивления растеканию тока анодного заземления: Анодный заземлитель (анод) – проводник, погруженный в электролитическую среду (грунт, раствор электролита) и подключенный к положительному...
Теоретическая значимость работы: Описание теоретической значимости (ценности) результатов исследования должно присутствовать во введении...
Интересное:
Распространение рака на другие отдаленные от желудка органы: Характерных симптомов рака желудка не существует. Выраженные симптомы появляются, когда опухоль...
Искусственное повышение поверхности территории: Варианты искусственного повышения поверхности территории необходимо выбирать на основе анализа следующих характеристик защищаемой территории...
Инженерная защита территорий, зданий и сооружений от опасных геологических процессов: Изучение оползневых явлений, оценка устойчивости склонов и проектирование противооползневых сооружений — актуальнейшие задачи, стоящие перед отечественными...
Дисциплины:
2020-10-20 | 1104 |
5.00
из
|
Заказать работу |
|
|
Средствами регулирования внешнего теплообмена являются и мероприятия, сводящие к минимуму теплообмен поверхности с окружающим пространством: нанесение покрытий с минимальными значениями коэффициентов AS и e, экранирование поверхности или защиту ее изоляцией. При установке над поверхностью нескольких экранов с одинаковой степенью черноты тепловой поток, излучаемый поверхностью в космическое пространство (при отсутствии внешнего теплового потока), уменьшается в n+1 раз, где n – число экранов.
Стремление к созданию конструкции с максимальным числом экранов при их минимальной массе привело к появлению экранно-вакуумной теплоизоляции (ЭВТИ) – пакета экранов, выполненных из фольги или металлизированной пленки толщиной 5÷10 мкм, переложенных для уменьшения контактов между ними стекловуалью или стеклосеткой. Возможно применение пакетов экранов и без прокладок между ними, но в этом случае экраны имеют рифление, обеспечивающее точечные контакты между ними. Свойства ЭВТИ существенно зависят от температуры, так как основной теплообмен в ней осуществляется излучением; ее достоинством по сравнению с другими видами изоляции являются малые массовые затраты в вакууме на единицу термического сопротивления (в 5÷10 раз меньше, чем у пористых изоляционных материалов).
Экранно-вакуумная теплоизоляция состоит из матов, в состав каждого из которых входит два пакета. Пакет состоит из чередующихся слоев экранного материала и прокладочного материала. Два слоя экранного материала, формованные на металлической сетке, установлены в качестве первого и последнего слоев каждого мата. Зазоры в стыках пакетов перекрыты дополнительными слоями экранного материала. Способ изготовления экранно-вакуумной теплоизоляции включает изготовление матов в виде чередующихся слоев экранного и прокладочного материала. Пакеты экранно-вакуумной теплоизоляции изготавливают по шаблонам и устанавливают на имитатор теплоизолируемой поверхности криогенной емкости. Слои в пакетах скрепляют между собой кнопками. Из пакетов собирают маты. Не менее трех верхних слоев каждого мата обшивают по контуру тканью. Стыки пакетов в матах смещают друг относительно друга. Маты укладывают друг относительно друга с перекрытием пакетов и соединяют между собой.
|
Рисунок 4.1 Строение мата ЭВТИ.
На рисунке 4.1 схематично представлен состав мата экранно-вакуумной теплоизоляции, где:
1. криогенная емкость;
2. первый слой экранного материала;
3. пакеты;
4. слои экранного материала;
5. слои прокладочного материала;
6. последний слой экранного материала;
7. кнопки;
8. ткань;
9. стыки пакетов;
10. дополнительные слои экранного материала.
Экранно-вакуумная теплоизоляция криогенной емкости 1 ракетного космического разгонного блока состоит из матов, в состав каждого из которых входит, по крайней мере, два пакета 3, причем каждый пакет 3 состоит из чередующихся слоев экранного материала 4 и прокладочного материала 5, кроме того, два слоя экранного материала, формованные на металлической сетке, установлены в качестве первого и последнего слоев 2 и 6 экранного материала каждого мата, зазоры в стыках пакетов 9 перекрыты дополнительными слоями экранного материала 10. Как показывает практика, такой состав экранно-вакуумной теплоизоляции является наиболее оптимальным для эффективного хранения криогенных компонентов (например, жидкого кислорода) в криогенных емкостях большого объема, в том числе для космических условий, при этом количество слоев в пакетах 3 и количество пакетов 3 в матах определяется тепловым расчетом, исходя из условий эксплуатации изделия [6].
Экранно-вакуумная теплоизоляция криогенной емкости 1 ракетного космического разгонного блока работает следующим образом. В процессе полета ракеты с падением атмосферного давления газ, находящийся в межслойных пространствах экранно-вакуумной теплоизоляции, выходит из экранно-вакуумной теплоизоляции за счет наличия перфорации в слоях экранного материала 4 и прокладочного материала 5 и при достижении давления ниже 10-4 мм рт.ст. процесс вакуумирования становится близким к стационарному, в результате чего экранно-вакуумная теплоизоляция криогенной емкости 1 готова выполнять свои функции по обеспечению температурного режима криогенного компонента в космических условиях.
|
Рисунок 4.2 Отражение излучения |
Выбор материала экранов зависит от температурных условий эксплуатации:
≤ 150°С – экраны из полиэтилентерефталатной пленки (ПЭТ или ПЭТФ) толщиной 5 и 12 мкм с напылением из алюминия с одной или с двух сторон; марки А, Б, В, Л, К, ПК, ПЛ, РЛ;
≤ 300°С – экраны из полиимидной пленки (ПМ) толщиной 12, 16 и 20 мкм с напылением из алюминия с одной или с двух сторон; марки И, ИФ;
≤ 500°С – экраны из алюминиевой фольги толщиной 10 и 20 мкм; марки Г, Д;
> 500°С – экраны из никелевой фольги толщиной 5…8 мкм (сплав НВ3В); марка Е.
Так как излучение поверхности КА и собственное излучение Земли, воздействующее на КА, находятся в одинаковом диапазоне длин волн, то согласно закону Кирхгофа степень черноты поверхности КА равна коэффициенту поглощения собственного излучения Земли. Поэтому степень черноты определяет, с одной стороны, излучательную способность поверхности, а с другой, поглощательную способность поверхности по отношению к собственному тепловому потоку Земли.
С металлизированной стороны экран имеет AS = 0,1…0,2 – коэффициент поглощения солнечной радиации (определяет поглощательную способность прямого и отраженного от Земли солнечного излучения) и ε = 0,05…0,08 – степень черноты (определяет излучательную способность и поглощательную способность по отношению к собственному тепловому потоку Земли).
|
Чтобы обеспечить межэкранный зазор, исключающий склеивание экранов, между экранами устанавливаются прокладкиразделители. В качестве прокладок применяют стекловолокнистый холст ХСВН-7, холст из штапельного кварцевого волокна ХВК (при t > 450°С), полотно трикотажное основовязаное. Толщина прокладок 50...60 мкм. Если экраны выполняют рифлеными (гофрированными), то допускается использование их без прокладок. Для получения необходимых тепловых оптических характеристик ЭВТИ (Аs и ε) и обеспечения достаточной эксплуатационной стойкости в космическом пространстве наружную (и внутреннюю) поверхность ЭВТИ обшивают облицовочным слоем, в качестве которого применяются материалы с определенным значением соотношения As /ε:
· ткань стеклянная оптического назначения марки ТСОН с отношением оптических коэффициентов As /ε = 1,54 (или 0,91);
· ткань техническая аримидная с отношением As /ε =1,46;
· угольная ткань УТМ-8 с отношением As /ε = 1,03.
Особенности применения пакетов ЭВТИ и технические требования к ним определяются отраслевыми стандартами, разработанными ЦНИИМаш: ОСТ 92-1380-83 «ЭВТИ. Марки и технические требования»; ОСТ 92-1381-83 «ЭВТИ. Типовые технологические процессы».
Для стационарного теплового состояния плотность теплового потока через ЭВТИ qэ может быть определена из уравнения лучистого теплообмена:
где eпр – приведенная степень черноты, определяемая соотношением
Отношение плотности теплового потока через ЭВТИ к плотности теплового потока в отсутствие ЭВТИ (q0), определяющее эффективность ЭВТИ:
Как следует из полученного соотношения, эффективность ЭВТИ повышается с увеличением числа слоев и уменьшением степени черноты экранов.
Удельное термическое сопротивление ЭВТИ
Применяемые в настоящее время в космической технике пакеты ЭВТИ имеют Rэуд 50...250 К*м/Вт2 и могут использоваться в широком диапазоне изменения температур элементов конструкции T = 4...1273 K.
|
К расчетным параметрам экранно-вакуумной теплоизоляции, применяемой в условиях, отличных от космических, относятся давление вакуумирования пространства ЭВТИ, количество экранов, степень их черноты. Наиболее сложной проблемой при выборе расчетных параметров пакета ЭВТИ в этих случаях является определение давления вакуумирования – pвак, которое обеспечивало бы (наряду с другими расчетными параметрами) требуемое значение удельного термического сопротивления. Принято считать верхней границей свободномолекулярного режима теплообмена давление pвак=10-1 Па. Однако эта оценка относится к условиям теплообмена тел, обладающих значительными размерами (десятки сантиметров или метров). В каждом конкретном случае эта гипотеза нуждается в экспериментальном подтверждении путем проведения тепловакуумных испытаний.
Марки ЭВТИ для изделий ракетно-космической техники, технические требования, типовые технологические процессы и требования к защите от статического электричества приведены в отраслевых нормативных документах: ОСТ 92-1480-78; ОСТ 92-1380-83; ОСТ 92-1381-83.
Принцип работы утеплителей — обездвиживание воздуха в отдельных камерах, которые создают частицы материала для уменьшения теплопроводности. Пример — рыхлая среда, создаваемая волокнами, аналог птичьих перьев, шерсти животных, еловых и лиственных ветвей. Современные утеплители можно разделить на четыре большие группы: минеральная вата в виде плит и матов, полимерные, засыпные, пенные. Наземная теплоизоляция не нуждается в создании вакуума в изоляционной полости, её теплопроводность выше в 4-6 раз или более. Также в экранно-вакуумной теплоизоляции не стоит вопрос переноса тепла, обусловленного конвекцией и теплопроводностью воздуха.
Уменьшение лучистого теплообмена между двумя поверхностями может быть достигнуто путем установки между ними непрозрачных тепловых экранов.
Рассмотрим случай, когда между плоскостями помещено n параллельных экранов с одинаковой степенью черноты. Приведенная степень черноты таких экранов равна
где E0 – приведенная степень черноты системы, включающей граничную поверхность и соседний экран, Еэ – приведенная степень черноты системы из двух соседних экранов.
|
|
Своеобразие русской архитектуры: Основной материал – дерево – быстрота постройки, но недолговечность и необходимость деления...
Индивидуальные и групповые автопоилки: для животных. Схемы и конструкции...
Поперечные профили набережных и береговой полосы: На городских территориях берегоукрепление проектируют с учетом технических и экономических требований, но особое значение придают эстетическим...
Папиллярные узоры пальцев рук - маркер спортивных способностей: дерматоглифические признаки формируются на 3-5 месяце беременности, не изменяются в течение жизни...
© cyberpedia.su 2017-2024 - Не является автором материалов. Исключительное право сохранено за автором текста.
Если вы не хотите, чтобы данный материал был у нас на сайте, перейдите по ссылке: Нарушение авторских прав. Мы поможем в написании вашей работы!