Бесфреоновые системы скв. Особенности использования в Красноярске Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

Актуальные проблемы авиации и космонавтики - 2014. Технические науки

Введем обозначения

Ли _ и'-3 -ы1 -1-3 Да Ла

Лр _ р Ла

Ли _ и '■ 3+1 - и '■ 3 ЛЛ " ЛЛ '

Дд

Ла

р''-1-з

УД - V:

1 -1, з

Ла

ДуЛ

Лр _ р'-з+1 - р

_Л

ДЛ

Ла

уЛ3+1 - V,

ЛЛ

(2)

ЛЛ ЛЛ

откуда можно определить параметры для точки

(',3 + 1)

ЛЛ + уД3 _ У3 , —ЛЛ + и'-3 _ и'-3+1, ЛЛ Л Л ЛЛ

Лр

лл+р'-3 _ р

''-3 _ „''-3+1

(3)

Для того чтобы найти дифференциалы выражений (3)- перепишем уравнения движения в конечных разностях

Дд ДЛ

1

Ли Да

Ли ЛЛ

Лр 1

Ла рЛ'-

т'-3

''Ра

гр

и'-3 Ли и'-]уД3 + ^-+ - Л

Лр

ДЛ

_-р

Л''-3 Да Л'-3 \ 2 \

(4)

у'-3 Дуд+ Л ДЛ Л'-3 Ла

)

Л'-

Напряжения трения определяются при решении интегрального уравнения ППС полученного в работе [4].

Таким образом- получим замкнутую систему уравнений для численного интегрирования методом конечных разностей- в результате которого можно найти момент сопротивления диска рабочего колеса- определение величины утечек рабочей жидкости и распределения статического давления по поверхности диска и- как следствие- величину осевой силы- определяющую надежность турбомашины.

Библиографические ссылки

1. Овсяников Б. В.- Боровский Б. И. Теория и расчет агрегатов питания жидкостных ракетных двигателей. 3-е изд.- перераб. и доп. М. : Машиностроение-1986.

2. Кочин Н. Е.- Кибель И. А.- Розе Н. В. Теоретическая гидромеханика / под ред. И. А. Кибеля. В 2 т. М.- 1963.

3. Турчак Л. И. Основы численных методов / под ред. В. В. Щенникова. М.- 1987.

4. Кишкин А. А.- Назаров В. П.- Жуйков Д. А.Черненко Д. В. Теория пространственного пограничного слоя в гидродинамике турбомашин : монография / Сиб. гос. аэрокосмич. ун-т. Красноярск- 2013. 250 с.

© Галимов В. С.- 2014

УДК 697.953

А. Е. Какоулин- М. К. Череватенко Научный руководитель - Е. В. Черненко Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева- Красноярск

БЕСФРЕОНОВЫЕ СИСТЕМЫ СКВ. ОСОБЕННОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ В КРАСНОЯРСКЕ

Рассматриваются система, работающая на безопасных природных хладагентах, таких как воздух.

Главной особенностью бесфреоновых систем в том- что она использует в качестве рабочего тела обычный воздух. Это позволяет применять высокоэффективные открытый и комбинированный циклы-в которых термодинамическим рабочим агентом является воздух. После смешения в нужном количестве приточного и рециркуляционного воздуха полученная смесь обрабатывается в ВКС (подогревается либо охлаждается) и поступает в помещение. Все остальные климатические системы обеспечивают охлаждение или обогрев помещения- используя «стороннее» рабочее тело (фреон- воду- аммиак- СО2 и др.)- работающее в замкнутом цикле и отдающее энергию через стенки теплообменников. Только воздух является 100 % экологичным- 100 % доступным и- что немаловажно- 100 % бесплатным. Кроме этого- за счет применения аэродинамических подшипников в системе отсутствуют какие-либо масла или смазки- что- безусловно- придает агрегату статус

экологически безопасного климатического агрегата «зеленой энергетики» [1].

Все разработки базируются на фундаментальных термодинамических положениях и высокоточном математическом моделировании- на использовании особенностей воздушного цикла- оригинальных технологиях и включают самые современные компоненты из нескольких областей высокотехнологичной техники: высокоэффективные высокооборотные компрессорные и турбинные ступени- высокооборотные электродвигатели- аэродинамические подшипники- высокоэффективные теплообменники оригинальной конструкции- устройства автоматического управления. Уникальные энергетические показатели ВКС обеспечиваются высокой эффективностью основных компонентов (компрессора- турбины- двигателя)- оригинальной газодинамической системой- оптимизацией конструкции на согласованную работу компонентов на каждом эксплуатационном режиме- малым аэроди-

Секция «Моделирование физико-механических и тепловых процессов»

намическим сопротивлением воздушной обвязки (воздуховодов, патрубков, клапанов) [2].

Так, для ВКС 30/60 используется турбокомпрессор, имеющий компрессорную ступень с адиабатическим КПД 86 %, турбинную ступень с внутренним КПД 87 %. Ротор турбокомпрессора имеет встроенный высокоскоростной электродвигатель с КПД 92 %, питающийся от преобразователя частоты с КПД 97...98 %. Опорами ротора служат воздушные газодинамические подшипники с механическим КПД более 99 %. Тепловая эффективность теплообменного аппарата достигает 95 % при сопротивлении до 500 Па [3].

Принцип работы данных систем прост: летом воздух, сжатый компрессором, охлаждается в теплообменнике. Охлажденный воздух расширяется в турбине, в результате чего его температура понижается до +5...+10 °С. Полученный охлажденный воздух подается в помещение. Горячий воздух после выхода из теплообменника выбрасывается в атмосферу или в дополнительный контур утилизации (подогрев воды и др.). Зимой теплый воздух после теплообменника подается в помещение, а переохлажденный в турбине воздух отводится в окружающую среду.

К основным преимуществам таких систем, основанных на свойствах воздуха, как рабочего тела, является способность работать в диапазоне температур окружающей среды: -50...+50 °С, в отличие от фреоновых тепловых насосов и кондиционеров, температурный диапазон которых значительно уже, а возможность подачи свежего воздуха при приемлемой эффективности сильно ограничена как летом, так и зимой. Так же к плюсам стоит отнести высокую энергетическая эффективность при низком коэффициенте рециркуляции (большой доле свежего воздуха). В холодный период времени отопительный коэффициент

в диапазоне температур -50...+7 °С составляет 2...4,2. В теплый период времени холодильный коэффициент в диапазоне температур +25.+50 °С составляет 1,3.1,7 при притоке свежего воздуха до 100 %.

К недостаткам можно отнести относительно небольшую производительность (14 000 м3 при макс. статическом давлении 300 Па), а также то, что ВКС является моноблоком и модельный ряд не велик.

Область применения ВКС в Красноярске очень широкая. В силу особенности климата, когда температурный диапазон довольно широк (-40 до +40), применение систем на фреоне не всегда удачно. А потребность в вентиляции и кондиционировании, в межсезонье и летний периоды года, не то чтобы очень велика, она жизненно необходима. ВКС может быть использован в зданиях административного, коммерческого и культурно-бытового назначения, спортивных комплексов, торговых центров, предприятий общественного питания, медицинских учреждений, производственных помещений, складских и гаражных комплексов, сельскохозяйственных строений, теплиц и прочих объектов, где требуется кондиционирование, отопление и вентиляция, а также любых других применений, где требуется тепло и/или холод.

Библиографические ссылки

1. Пятибокова Ж. Здания высоких технологий: бесфреоновые климатические системы / ООО ИИП «АВОК-ПРЕСС», 2014. 108 с.

2. Вентпортал [Электронный ресурс]. URL: http ://remont.info.

3. Егоров С. Мир климата: воздушные климатические системы для жилых зданий. М. : АПИК, 2013. 114 с.

© Галимов В. С., 2014

УДК 629.78

И. П. Колчанов, М. М. Михнев, А. В. Делков Научный руководитель - А. А. Кишкин ОАО «Информационные спутниковые системы» имени академика М. Ф. Решетнева», Железногорск

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ СНИЖЕНИЯ КРИТИЧНЫХ ГАЗОВЫХ НАГРУЗОК НА ЭТАПЕ ТЕПЛОВАКУУМНОЙ ОТРАБОТКИ КОСМИЧЕСКОГО АППАРАТА И ЕГО СОСТАВЛЯЮЩИХ

Рассматривается проблема загрязнения космических аппаратов продуктами гажения материалов и газовыделений из полостей сборок, связанная с проблемой массопотерь материалов конструкции в условиях функционирования аппарата в космосе. Приводятся технологические решения, способствующие снижению газовых нагрузок на аппарат на этапах его тепловакуумной отработки.

Любое вещество или материал, помещенные в вакуум, испускают газы, т. е. происходит газовыделение материалов [1]. В общем случае газовыделение в вакууме складывается из трех отдельных процессов: десорбции газа, адсорбированного на поверхности твердых тел; диффузии и десорбции газа, абсорбированного твердым телом; испарения (сублимации) жидкости (твердого тела). При газовыделениях реаль-

ных тел эти процессы протекают одновременно и накладываются друг на друга.

В космическом полете вакуумная среда вокруг космического аппарата (КА) определяется в общем случае характеристиками планетной атмосферы или межпланетного пространства, а также характеристиками искусственной атмосферы, образующейся газовыделением материалов КА и другими источниками