Сравнение коэффициентов преобразования тепловых насосов для различных рабочих тел Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

Актуальные проблемы авиации и космонавтики. Технические науки

кабелей-переходников подключили питание, нагрузку и линии информационно-управляющих сигналов и телеметрических данных. Испытания длились двое суток. Первые сутки шел набор вакуума до 10-5 ПА. Во вторые сутки проводилось изменение температурных режимов, были достигнуты температуры от -50 оС до +50 оС. Все это время прибор работал в режиме последовательной коммутации питания на линии нагрузки и одновременной подаче питания на все линии по заложенной логике. Для выдачи управляющих команд на БКП ПН была написана компьютерная программа «БКП-Вакуум.ехе». В качестве имитаторов нагрузки использовались лампы накаливания мощностью 24 Вт. Целью проведения испытаний было определить, способен ли прибор сохранять свою работоспособность в жестких условиях космоса. Дело в том, что в условиях вакуума отвод тепла от элементов за счет конвекции минимальный, и элементы которые стабильно работают в воздухе, в условиях вакуума могут перегреться.

Вибрационные испытания. Целью и задачей испытаний является подтверждение прочности конструкции БКП ПН требованиям, заданным в программе испытаний. Испытания проводятся последовательно по трем взаимно перпендикулярным осям.

Испытания БКП ПН в составе КА проводятся по технологии изложенной в ТУ на электрические испытания СМКА в следующем объеме:

- проверочные включения БКП ПН, установленного на приборной раме, включенного по схеме общей бортового комплекса (СхО-1) во взаимодействии с другими системами космического аппарата;

- комплексные испытания расстыкованного СМКА с функционированием ПКП ПН во всех предусмотренных в ТУ на прибор штатных режимах, проверкой логики работы прибора в соответствии с бортовым программным обеспечением (БПО) на СМКА и проверкой его функционирования по ТМ параметрам.

- комплексные испытания состыкованного СМКА с функционированием ПКП ПН во всех предусмотренных в ТУ на прибор штатных режимах, проверкой логики работы прибора в соответствии с БПО на СМКА-2 и проверкой его функционирования по ТМ параметрам.

- температурные испытания (прогон) состыкованного СМКА с включенным БКП ПН.

- испытания на электромагнитную совместимость

- приемо-сдаточные испытания СМКА с проверкой функционирования БКП ПН во всех режимах работы.

© Антонов Ю. Д., Ахмедшин Р. Р., Михалев Д. Н., 2010

УДК621.577:621.564

М. В. Беломоина Научный руководитель - Н. Г. Измайлова Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева, Красноярск

СРАВНЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТОВ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ТЕПЛОВЫХ НАСОСОВ ДЛЯ РАЗЛИЧНЫХ РАБОЧИХ ТЕЛ

Тепловые насосы работают на различных рабочих телах. Коэффициент преобразования показывает, насколько эффективно применять тепловой насос. Рассмотрено сравнение коэффициентов преобразования для различных рабочих тел.

Коэффициент преобразования теплового насоса к показывает, какое количество тепла в кВт • ч мы получим, затратив 1 кВт • ч электрической энергии. Чем больше коэффициент преобразования, тем выгоднее применять тепловой насос. При к < 1 тепловые насосы не применяют, так как они потребляют больше тепла, чем производят. Обычно тепловые насосы применяют, когда к > 3.

Коэффициент преобразования теплового насоса без переохладителя и перегрева

к = qlLк = 1 + гЦк/Ьк, (1)

где q - удельное количество теплоты, производимое тепловым насосом; Lк - работа компрессора; г -скрытая теплота парообразования; пк - механический КПД компрессора.

Работа компрессора

Lк = cpmМt, (2)

где срт - средняя теплоемкость рабочего тела при сжатии; М - повышение температуры в компрессоре; At = 41 - 42; 41 - температура воды (воздуха), поступающей к потребителю теплоты; /в2 - температура низкопотенциального источника тепла.

Скрытую теплоту парообразования можно найти по формуле Трутона

г = 07УД, (3)

где 0 = 84...92 кДж/(кмоль-К); Т0 - температура кипения; д - молекулярная масса вещества. Подставив (2) и (3) в (1), получим

к = 1 + 0Т0Пк/(дСртЛО. (4)

Секция «Моделирование физико-механических и тепловых процессов в машинах и аппаратах»

Рабочее тело Коэффициент преобразования Рабочее тело Коэффициент преобразования Рабочее тело Коэффициент преобразования

Я12 4,24 Я134а 4,13 Я600а (изобутан) 4,32

Я22 4,20 Я401Л 4,40 Я717 (аммиак) 4,49

Я502 3,79 Я404Л 3,36 Я718 (водяной пар) 4,26

Я142Ь 4,42 Я410Л 3,62

Из этого уравнения видно, что коэффициент преобразования тем больше, чем выше у рабочего тела температура кипения и ниже мольная теплоемкость и А/.

Для оценки влияния рабочего тела на коэффициент преобразования теплового насоса был произведен сравнительный расчет при А/ = 35 °С, пк = 0,95 для нескольких рабочих тел. Результаты занесены в таблицу. В таблице указаны хладагенты различных типов: озоноразрушающие хладагенты прошлого поколения, которые сейчас не применяются; хладагенты с большим потенциалом глобального потепления, от которых скоро придется отказаться; хладагенты будущего. Самые большие значения к у следующих рабочих тел: Я717 (4,49) и Я142Ь (4,42). На рис. 1 приведены зависимости к = ДА/). Видно, что при уменьшении А/ коэффициент преобразования может достигнуть 6, а при больших А/ он заметно снижается. То есть тепловой насос эффективней использовать при нагреве воды (воздуха) на небольшие температуры.

Величина теоретического коэффициента преобразования, подсчитываемая по обращенному циклу Карно

к = ТУТ. (5)

Поэтому, приближенно можно считать

к = пк1 = пТв1/Т, (6)

где п = к/к1 - поправочный коэффициент.

На рис. 2 приведена зависимость поправочного коэффициента п от А/ при /в2 = 10 °С, из которой видно, что при увеличении А/ величина п увеличивается. Но несмотря на то, что при А/ = 35...50 °С теоретический коэффициент преобразования меньше отличается от действительного, чем при А/ = 15.20 °С, он достаточно низок (к1 = 7,07 при А/ = 35 °С, к = 19,2 при А/ = 15 °С).

310 20 30 40 Д1. °С

Рис. 1. Зависимость коэффициента преобразования теплового насоса от А/ для водяного пара Я718, аммиака Я717 и фреона Я142Ь: /в2 = 10 °С, г|к = 0,8

п=к/к,

0.5

0.2

0,11---—

15 25 35 50 ДЦ°С

Рис. 2. Поправочный коэффициент п = к/к1 в зависимости от А/ при /в2 = 10 °С

Библиографическая ссылка

1. Шаталов И. К., Терехов Д. В., Фролов М. Ю. Влияние рабочего тела на коэффициент преобразования теплового насоса // Вестник МАХ. 2008. № 3. С. 28-29.

© Беломоина М. В., Измайлова Н. Г., 2010

УДК 669.713.7

Е. В. Ганиев, М. Ю. Вавин Научный руководитель - А. С. Виноградов Самарский государственный аэрокосмический университет имени академика С. П. Королёва, Самара

ИССЛЕДОВАНИЕ РАБОТЫ УПЛОТНЕНИЯ КАК ЭЛЕМЕНТА ОПОРЫ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ УСТАНОВКИ

Объектом исследования являются изменение радиальных зазоров уплотнительных элементов опор компрессора и турбины двигателя НК-36СТ. Цель работы - получить изменение радиальных зазоров в уплотнительных элементах опор, и сравнить величины деформаций и расходов воздуха через уплотнительные элементы в зависимости от параметра охлаждающего воздуха. В процессе работы производится расчет