CC BY
78
Актуальные проблемы авиации и космонавтики. Технические науки
Рис. 2. Экспериментальные временные зависимости температур в холодильной камере, конденсаторе и окружающей среды
Для апробации созданной компьютерной программы была проведена серия экспериментальных исследований на стенде, сделанном на базе бытового морозильника «Бирюса-14» с рабочим телом Я22. Стенд позволяет изменять температуру окружающей среды и снабжён термопарами и датчиками давления, с помощью которых измерялись входные и выходные параметры работы частей холодильной установки. Измеряемые величины записывались на электронный носитель с интервалом времени 1 мин.
На рис. 2 представлены экспериментальные временные зависимости температур в конденсаторе, охлаждаемом объёме (холодильной камере) и окружающей среды. В начале работы части холодильной машины имели температуру окружающей среды, температура в охлаждаемом объёме составляла +6 °С. Из графика видно, что на режим система вышла через 2 часа после запуска компрессора, далее пуск и остановка компрессора осуществлялись с периодом 30 мин, т. е. коэффициент рабочего времени составлял 0,5. Температура в охлаждаемом объёме менялась в диапазоне -18...-22 °С, максимальная температура хладагента в конденсаторе достигала +39 °С во время рабочего режима.
Сравнение расчётных и экспериментальных данных показало качественное совпадение изменений
температур в системе, что позволяет сделать вывод о пригодности в целом основных физических допущений созданной модели и использовании её как первого приближения поставленной задачи.
Преимуществом предлагаемой методики расчета является возможность её модификации для учета различных факторов. Дальнейшими направлениями исследований, которые могут быть реализованы с использованием представленной математической модели холодильной установки, является определение временных характеристик циклов работы холодильной машины при регулировании пуском и остановкой компрессора, их оптимизация в зависимости от величины полного перепада температур на испарителе и конденсаторе.
Библиографические ссылки
1. Оносовский В. В., Моделирование и оптимизация холодильных установок : учеб. пособие. Л. : Изд-во Ленингр. ун-та, 1990.
2. Самарский А. А., Михайлов А. П. Математическое моделирование: Идеи. Методы. Примеры. М. : Физматлит, 2001.
© Козловцева М. А., Лыткин А. Ю., Деткова В. А., Делков А. В., 2013
УДК 629.7.018
И. П. Колчанов, А. В. Делков Научный руководитель - А. А. Кишкин Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева, Красноярск
К ПОСТАНОВКЕ ЗАДАЧИ ПО МОДЕРНИЗАЦИИ ТЕПЛОВАКУУМНЫХ ИСПЫТАНИЙ
Анализируются способы тепловакуумных испытаний космических аппаратов. Указываются недостатки существующих способов. Ставится задача модернизации вакуумной камеры для испытаний.
Тепловакуумные испытания космических аппара- ческих условий полета или условий пребывания на тов широко используются для моделирования косми- поверхностях, не имеющих атмосферу небесных тел
Секция «Моделирование физико-механических и тепловых процессов»
(Луна, астероиды) [1]. Задача таких испытаний - проверка работы аппаратуры и узлов в реальных космических условиях, определение теплофизических параметров отдельных частей и элементов космического аппарата, определение прочностных характеристик и уточнение математических моделей систем терморегулирования [2].
Испытания проводятся в вакуумных камерах, в которых создаются условия пониженного давления и широкого диапазона температур, свойственного космическим условиям. Такие испытания проводятся на различных стадиях проектирования космических аппаратов. Тепловакуумные испытания отличаются большой сложностью, трудоемкостью и значительными материальными затратами.
Методы и средства тепловакуумных испытаний разрабатываются и совершенствуются давно. Традиционно для тепловакуумных испытаний используется вакуумная камера со стационарным размещением в ней криоэкранов. Криоэкраны предназначены для охлаждения пространства камеры и размещенного в ней оборудования и конструктивно представляют собой теплообменники с использованием жидкого азота или гелия в качестве рабочих тел. В базовой комплектации стенд для тепловакуумных испытаний космических аппаратов содержит вакуумную камеру с системой вакууммирования, цельный криогенный экран цилиндрической формы, имитатор внешних тепловых потоков и систему управления.
Работа вакуумной камеры осуществляется следующим способом. Вакууммируют камеру до давления, исключающего конвективный теплообмен, с помощью вакуумного насоса. Одновременно с ваку-уммированием подают криоагент на криогенный экран. Включаются имитаторы солнечного излучения. При достижении заданных условий проводят испытания.
Указанный выше способ имеет ряд недостатков:
- неудовлетворительная равномерность охлаждения поверхности космического аппарата. Это обусловлено неравномерностью распределения теполем-костных элементов поверхности космического аппарата и наличием на поверхности элементов сложной геометрии (антенн, излучателей).
- невозможность обеспечения качественного криостатирования отдельных локальных участков или деталей космического аппарата. Используемые в вышеприведенных способах криогенные экраны нечувствительны к геометрии поверхности аппарата, так как расположены на достаточном удалении от нее.
- значительное время выхода криовакуумной установки на режим. В связи с развитыми по контуру камеры поверхностями криогенных экранов удельные тепловые потоки имеют низкие значения.
Указанное выше приводит к необходимости оптимизации тепловакуумных испытаний и вакуумной камеры. Задача, на решение которой направлена модернизация вакуумной камеры - повышение качества охлаждения узлов испытуемого космического аппарата, расширение возможностей экспериметальной отработки при тепловакуумных испытаниях. Под качеством охлаждения здесь понимается комплексный критерий, характеризуемый скоростью выхода на температурный режим, уровнем достигаемой температуры, равномерностью процесса охлаждения. Такая задача является перспективной для современной испытательной техники.
Библиографические ссылки
1. Колесников А. В. Испытания конструкций и систем космических аппаратов : курс лекций М. : Изд-во МАИ, 2007.
2. Фаворский О. Н., Каданер Я. С. Вопросы теплообмена в космосе. М. : Высшая школа, 1967.
© Колчанов И. П., Делков А. В., 2013
УДК 621.325.5
Е. В. Кулаков, В. В. Шелепов Научный руководитель - М. Г. Мелкозеров Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева, Красноярск
ОРГАНИЗАЦИЯ ВОЗДУХООБМЕНА В ЦОД
Предложенная схема охлаждения центров обработки данных, на основе разработанных серверных шкафов с отводом горячего воздуха и выезжаемыми отсеками оборудования, способная снимать до 30 кВт тепла с одного серверного шкафа.
В центрах обработки данных большую роль играет площадь занимаемая серверным оборудованием, чем больше шкафов разместится на площади, тем эффективней будет работа центра обработки данных. Но существуют и определенные недостатки: при плотном размещении оборудования необходима более серьезная система охлаждения, так как срок службы электроники может быть снижен в два раза при повышении температуры на 10 "С.
Разработанная схема (рис. 1) совмещает в себе компактность расстановки оборудования и достаточное охлаждение для него. Главным принципом является разделения «холодных» и «горячих» зон таким образом что бы не было зон контакта между ними. Следующим шагом является применением разработанных серверных шкафов с предусмотренным возду-хоотводом в зону фальшпотолков, это позволит достаточно плотно расположить оборудование. Для
