Визначення впливу газу, що не конденсується, на двофазний аміачний контур теплоперенесення супутника

Автор(и)

  • Олексій Володимирович Бучко ТОВ Центр Технічної Фізики, Україна https://orcid.org/0000-0003-4525-5157
  • Геннадій Олександрович Горбенко Національний аерокосмічний університет ім. М. Є. Жуковського «Харківський авіаційний інститут», Україна https://orcid.org/0000-0002-7179-1618
  • Євген Едуардович Роговий Національний аерокосмічний університет ім. М. Є. Жуковського «Харківський авіаційний інститут», Україна https://orcid.org/0000-0001-5943-0572
  • Едем Русланович Решитов ТОВ Центр Технічної Фізики, Україна https://orcid.org/0000-0001-5772-6302
  • Рустем Юсуфович Турна ТОВ Центр Технічної Фізики, Україна https://orcid.org/0000-0001-5773-1400

DOI:

https://doi.org/10.15587/1729-4061.2024.301840

Ключові слова:

двофазний контур теплоперенесення, гази що не конденсуються, гідроакумулятор із тепловим регулюванням

Анотація

Системи забезпечення теплового режиму супутників і деяких наземних застосувань потужністю понад 6 кВт раціонально будувати на базі двофазного контуру теплоперенесення з насосним прокачуванням аміаку в якості теплоносія. У процесі тривалої експлуатації контуру на орбіті можливе накопичення неконденсованого газу внаслідок радіолізу. Проблемам впливу неконденсованого газу на параметри і працездатність системи дотепер не приділяли достатньої уваги.

Дослідження розподілу неконденсованого газу в контурі виконано розрахунково-теоретичним та експериментальним методами в контурі теплоперенесення з тепловим гідроакумулятором. Частина газу накопичується в парогазовій зоні гідроакумулятора і впливає на значення тиску за заданою температурою. Інша частина газу розчиняється в рідкому аміаку. При цьому вона впливає на перегрівання охолоджуваного приладу під час увімкнення теплого навантаження, на інтенсивність тепловіддачі під час кипіння і на кавітаційний запас на вході в насос. Накопичення неконденсованого газу до ~0,075 моль азоту/кг аміаку, концентрації розчиненого газу в рідині до ~5,3⋅10-4 моль/моль суміші не суттєво впливає на параметри і працездатність системи. Однак, якщо стоїть завдання точного забезпечення температури кипіння теплоносія або кавітаційного запасу, то величина необхідного коригування законів управління цими параметрами становить до 2,5 K.

Результати дослідження можуть бути використані під час проєктування двофазних контурів теплоперенесення для супутників та інших застосувань, зокрема для вибору конструкції та місця розміщення газових пасток

Біографії авторів

Геннадій Олександрович Горбенко, Національний аерокосмічний університет ім. М. Є. Жуковського «Харківський авіаційний інститут»

Доктор технічних наук, професор

Кафедра аерокосмічної теплотехніки

Євген Едуардович Роговий, Національний аерокосмічний університет ім. М. Є. Жуковського «Харківський авіаційний інститут»

Аспірант

Кафедра аерокосмічної теплотехніки

Рустем Юсуфович Турна, ТОВ Центр Технічної Фізики

PhD

Посилання

  1. NASA Technology Roadmaps TA 14: Thermal Management Systems (2015). Available at: https://www.lpi.usra.edu/sbag/goals/capability_inputs/2015_Tech_14_thermal_management.pdf
  2. . Nikonov, A. A., Gorbenko, G. A., Blinkov, V. N. (1991). Teploobmennye kontury s dvuhfaznym teplonositeley dlya sistem termoregulirovaniya kosmicheskih apparatov. Moscow: Tsentr nauchno-tehnicheskoy informatsii Poisk, 302.
  3. . Gorbenko, G. O., Gakal, P. H., Turna, R. Yu., Hodunov, A. M. (2021). Retrospective Review of a Two-Phase Mechanically Pumped Loop for Spacecraft Thermal Control Systems. Journal of Mechanical Engineering, 24 (4), 27–37. https://doi.org/10.15407/pmach2021.04.027
  4. . Eutelsat Konnect VHTS Communications Satellite Successfully Launched. Available at: https://www.thalesaleniaspace.com/en/press-releases/eutelsat-konnect-vhts-communications-satellite-successfully-launched
  5. . Fully Operational SES-17 Starts Delivering Connectivity Services Across Americas. Available at: https://www.ses.com/press-release/fully-operational-ses-17-starts-delivering-connectivity-services-across-americas
  6. . Ruzaikin, V., Lukashov, I., Fedorenko, T. (2023). Ammonia two-phase mechanically pumped loop for geostationary application: Non-condensable gases factor. Colloid and Interface Science Communications, 52, 100692. https://doi.org/10.1016/j.colcom.2022.100692
  7. . Prado-Montes, P., Mishkinis, D., Kulakov, A., Torres, A., Pérez-Grande, I. (2014). Effects of non condensable gas in an ammonia loop heat pipe operating up to 125 °C. Applied Thermal Engineering, 66 (1-2), 474–484. https://doi.org/10.1016/j.applthermaleng.2014.02.017
  8. Bue, G. C., Phillion, J. P., Rivas, A. (2022). Gas Trap Plug Design, Function and Performance. 51th International Conference on Environmental Systems, 75. Available at: https://ntrs.nasa.gov/api/citations/20220002612/downloads/ICES_2022_75.pdf
  9. Müller-steinhagen, H., Epstein, N., Watkinson, A. P. (1988). Effect of dissolved gases on subcooled flow boiling heat transfer. Chemical Engineering and Processing: Process Intensification, 23 (2), 115–124. https://doi.org/10.1016/0255-2701(88)80005-9
  10. Wei, J. J., Guo, L. J., Honda, H. (2005). Experimental study of boiling phenomena and heat transfer performances of FC-72 over micro-pin-finned silicon chips. Heat and Mass Transfer, 41 (8), 744–755. https://doi.org/10.1007/s00231-005-0633-x
  11. You, S. M., Simon, T. W., Bar-Cohen, A., Hong, Y. S. (1995). Effects of Dissolved Gas Content on Pool Boiling of a Highly Wetting Fluid. Journal of Heat Transfer, 117 (3), 687–692. https://doi.org/10.1115/1.2822631
  12. Sawada, K., Kurimoto, T., Okamoto, A., Matsumoto, S., Takaoka, H., Kawasaki, H. et al. (2016). Development of Boiling and Two-phase Flow Experiments on Board ISS (Dissolved Air Effects on Subcooled Flow Boiling Characteristics). International Journal of Microgravity, 33 (1), 330106. https://doi.org/10.15011/ijmsa.33.330106
  13. Gorbenko, G., Rohovyi, Y. (2022). Hysteresis phenomenon at heat transfer by boiling in two-phase heat transfer circuits. Aerospace Technic and Technology, 5, 4–20. https://doi.org/10.32620/aktt.2022.5.01
  14. Cao, L., Mingming, L., Zhengwei, W., Yiyang, Z. (2022). Numerical investigation of the non-condensable gas effect on predicting the cavitation performance of a centrifugal pump. IOP Conference Series: Earth and Environmental Science, 1037 (1), 012038. https://doi.org/10.1088/1755-1315/1037/1/012038
  15. Kirillin, V. A., Sheyndlin, A. E., Sychev, V. V. (1983). Termodinamika rastvorov. Moscow: Energoatomizdat, 416.
  16. Gorbenko, G., Reshytov, E., Turna, R., Hodunov, A., Rohovyi, Y. (2022). Heat Transfer Coefficient Calculation for Developed Ammonia Boiling in the Evaporator Channel of a Thermal Sink. NTU “KhPI” Bulletin: Power and Heat Engineering Processes and Equipment, 3-4, 45–49. https://doi.org/10.20998/2078-774x.2022.03.08
  17. Cho, W.-L. (2018). Pat. No. EP3293469A1. Passive Liquid Collecting Device. Available at: https://patents.google.com/patent/EP3293469A1
Визначення впливу газу, що не конденсується, на двофазний аміачний контур теплоперенесення супутника

##submission.downloads##

Опубліковано

2024-04-30

Як цитувати

Бучко, О. В., Горбенко, Г. О., Роговий, Є. Е., Решитов, Е. Р., & Турна, Р. Ю. (2024). Визначення впливу газу, що не конденсується, на двофазний аміачний контур теплоперенесення супутника. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 2(5 (128), 13–21. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2024.301840

Номер

Том 2 № 5 (128) (2024): Прикладна фізика

Розділ

Прикладна фізика

Ліцензія

Авторське право (c) 2024 Oleksii Buchko, Gennady Gorbenko, Yevhen Rohovyi, Edem Reshytov, Rustem Turna

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.

Ліцензійний договір – це документ, в якому автор гарантує, що володіє усіма авторськими правами на твір (рукопис, статтю, тощо).
Автори, підписуючи Ліцензійний договір з ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР», мають усі права на подальше використання свого твору за умови посилання на наше видання, в якому твір опублікований. Відповідно до умов Ліцензійного договору, Видавець ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР» не забирає ваші авторські права та отримує від авторів дозвіл на використання та розповсюдження публікації через світові наукові ресурси (власні електронні ресурси, наукометричні бази даних, репозитарії, бібліотеки тощо).
За відсутності підписаного Ліцензійного договору або за відсутністю вказаних в цьому договорі ідентифікаторів, що дають змогу ідентифікувати особу автора, редакція не має права працювати з рукописом.
Важливо пам’ятати, що існує і інший тип угоди між авторами та видавцями – коли авторські права передаються від авторів до видавця. В такому разі автори втрачають права власності на свій твір та не можуть його використовувати в будь-який спосіб.