- •1. Системы обеспечения теплового режима
- •2. Моделирование теплового режима термоконтейнера космического аппарата на орбите (лабораторный практикум)
- •Лабораторная работа №1 Моделирование внешнего теплообмена термоконтейнера космического аппарата на орбите
- •Моделирование условий освещенности гермоконтейнера солнечным тепловым потоком
- •Определение угловых коэффициентов планетного облучения гермоконтейнера
- •Определение плотности поглощенных поверхностью рто тепловых потоков солнечного и планетного излучений (внешней тепловой нагрузки)
- •Определение тепловых потоков через экранно-вакуумную теплоизоляцию днищ гермоконтейнера
- •Лабораторная работа № 2 Моделирование внутреннего теплового режима термоконтейнера
- •Определение расхода циркулирующего в гермоконтейнере теплоносителя
- •Теплообмен в канале радиационного теплообменника
- •Конвективный теплообмен в нагретой зоне гермоконтейнера
- •Выбор способа регулирования теплового режима гермоконтейнера
- •Основные расчетные случаи для сотр гермоконтейнера
- •Лабораторная работа №4 Определение проектных параметров газожидкостной системы обеспечения теплового режима гермоконтейнера космического аппарата
- •Математическая модель рто жидкостного контура
- •Моделирование температурного состояния газожидкостной сотр
- •Алгоритм определения проектных параметров газожидкостной системы обеспечения теплового режима
Определение угловых коэффициентов планетного облучения гермоконтейнера
Угловыми коэффициентами и определяются доля падающего на поверхность КА собственного планетного излучения () и доля отраженного от планеты солнечного излучения ().
Исходные выражения для нахождения локальных угловых коэффициентов и - в подразд. 1.2:
где - угол, определяющий ориентацию локальной элементарной площадки поверхности; щ - угол между направлениями Земля - КА и Земля - Солнце; - телесный угол обзора планеты.
Расчетные соотношения для осредненных значений угловых коэффициентов и зависят от формы поверхности КА, его ориентации и в общем случае достаточно сложны.
Для наиболее простой, сферической формы КА осредненные угловые коэффициенты и находятся по соотношениям [9]
где - угол между местной вертикалью и направлением, касательным к земной поверхности (угол 2 является сечением телесного угла обзора планеты); - зенитное расстояние Солнца (угол между направлениями Земля - КА и Земля — Солнце).
Определение плотности поглощенных поверхностью рто тепловых потоков солнечного и планетного излучений (внешней тепловой нагрузки)
Общее выражение для поглощенного поверхностью теплового потока солнечного и планетного излучений определено в подразд. 1.2:
(2.3)
где , - плотности прямого солнечного и собственного планетного излучений; = 0,37 - среднее альбедо планеты Земля; , - оптические характеристики радиационной поверхности; - радиационная поверхность гермоконтейнера; - площадь миделевого сечения радиационной поверхности по отношению к потоку прямого солнечного излучения.
Выражение (2.3) для случая осредненных по поверхности угловых коэффициентов запишется следующим образом:
(2-4)
Для учета ориентации термоконтейнера на орбите введем в рассмотрение понятие осредненных угловых коэффициентов и , отнесенных к максимальной площади миделевого сечения радиационной поверхности:
где - площадь миделевого сечения радиационной поверхности по отношению к тепловому потоку собственного планетного излучения.
Тогда выражение (2.4) примет вид
Учитывая, что , зависимость для плотности поглощенного теплового потока запишем как
(2.5)
где - относительные площади миделя радиационной поверхности.
Выражение для внешней тепловой нагрузки в виде (2.5) позволяет учесть зависимость дпогл от ориентации термоконтейнера КА.
Так, для положения I (при ориентации продольной оси гермоконтейнера по направлению местной вертикали) оказываются равными нулю значения и ( и ), в результате чего внешняя тепловая нагрузка будет определяться только потоком прямого солнечного излучения:
Определение тепловых потоков через экранно-вакуумную теплоизоляцию днищ гермоконтейнера
Температура наружной поверхности ЭВТИ (Tw) определяется из уравнения стационарного теплового баланса:
,
или
откуда
и - оптические характеристики наружной поверхности ЭВТИ, .
Тепловой поток через ЭВТИ (Q3) находится по соотношению
где - температура днища гермоконтейнера, покрытого ЭВТИ; - поверхность днища, покрытого ЭВТИ; - удельное термическое сопротивление ЭВТИ;
n - число слоев ЭВТИ (n = 15 - 20); - приведенная степень черноты экранов ЭВТИ.
Результатом моделирования внешнего теплообмена гермоконтейнера в космическом пространстве являются следующие параметры:
• - условия освещенности;
• - осредненные угловые коэффициенты планетного облучения;
• - плотность поглощенного радиационной поверхностью теплового потока солнечного и планетного излучений;
• - температуры наружной поверхности ЭВТИ для нескольких характерных точек (на днищах гермоотсека);
• - тепловые потоки через ЭВТИ днищ гермоконтейнера.