Тепловой аккумулятор для системы терморегулирования мощных блоков радиоэлектронной аппаратуры кратковременного действия
Автор: Васильев Е.Н., Деревянко В.А., Чеботарев В.Е.
Журнал: Сибирский аэрокосмический журнал @vestnik-sibsau
Рубрика: Авиационная и ракетно-космическая техника
Статья в выпуске: 4 т.17, 2016 года.
Бесплатный доступ
Аккумулирование скрытой теплоты является одним из наиболее эффективных способов терморегулирования. В отличие от способа аккумулирования за счет обычной теплоемкости, способ аккумулирования за счет скрытой теплоты обеспечивает гораздо более высокую плотность аккумулирования с меньшей разницей температуры между процессами аккумулирования и выделения теплоты. Рассмотрена система терморегулирования космического аппарата, основанная на применении веществ с фазовым переходом «твердое тело - жидкость», для мощных тепловыделяющих узлов, которые работают с периодическим и кратковременным включением. Рассмотрены различные группы теплоаккумулирующих веществ, таких как металлы, неорганические и органические материалы. Органические материалы определены как оптимальные вещества для терморегулирования бортовой радиоэлектронной аппаратуры. Большинство органических теплоаккумулирующих веществ являются неагрессивными и химически стабильными, практически не переохлаждаются, совместимы с большинством материалов и имеют высокую скрытую теплоту на единицу веса. Их основным недостатком является низкое значение коэффициента теплопроводности. Этот недостаток применения органических теплоаккумулирующих веществ, связанный с низкой теплопроводностью, может быть успешно решен с помощью параллельно расположенных в объеме теплового аккумулятора гипертеплопроводящих пластин. Представлен анализ применения тепловых аккумуляторов с гипертеплопроводящими пластинами в качестве ребер для обеспечения оптимальных тепловых режимов блоков радиоэлектронной аппаратуры. Выполнен расчет основных параметров теплового аккумулятора. Определены масса теплоаккумулирующего вещества, количество ребер, расстояние между ребрами в зависимости от амплитуды температурных колебаний, тепловыделения радиоэлектронной аппаратуры и теплофизических свойств вещества. На основе решения уравнения теплопроводности проведен расчет эффективности теплообмена ребер в объеме теплового аккумулятора. Показана более высокая эффективность теплообмена гипертеплопроводящих пластин по сравнению медными ребрами.
Тепловой аккумулятор, теплоаккумулирующее вещество, гипертеплопроводящая пластина, тепловой режим, космический аппарат
Короткий адрес: https://sciup.org/148177656
IDR: 148177656
Список литературы Тепловой аккумулятор для системы терморегулирования мощных блоков радиоэлектронной аппаратуры кратковременного действия
- Гостюхин В. Л., Трусов В. Н., Гостюхин А. В. Активные фазированные антенные решетки М.: Радиотехника, 2011. 302 с.
- Крахин О. И., Радченко В. П., Венценосцев Д. Л. Методы создания системы отвода тепла теплонагруженных частей ФАР//Радиотехника. 2011. № 10. С. 88-94.
- Токмаков Д. И. Проблемы создания системы охлаждения активной фазированной антенной решетки сантиметрового диапазона //Труды МАИ: электрон. журнал. Вып. 68. URL: www. mai.ru/science/trudy/.
- Глинский И. А., Зенченко Н. В. Расчет теплораспределяющего элемента конструкции для мощных СВЧ-транзисторов//Микроэлектроника. 2015. Т. 44, № 4. С. 269-274.
- Алексеев В. А. Охлаждение радиоэлектронной аппаратуры с использованием плавящихся веществ. М.: Энергия, 1975. 88 с.
- Grodzka P. G. Thermal Control of Spacecraft by, Use of Solid-Liquid Phase-Change Materials//AIAA Paper 70-12, presented at the AIAA 8th Aerospace Sciences Meeting. New York, 1970.
- A review on phase change energy storage: materials and applications/M. M. Farid //Energy and Management. 2004. Vol. 45. P. 1597-1615.
- Пат. 2457417 Российская Федерация. МПК F 28 D 15/00. Металлическая тепловая труба плоского типа/Буров А. Е., Деревянко В. А., Косенко В. Е. и др. № 2010147662/06; заявл 22.10 2010; опубл. 27.07.2012, Бюл. № 21. 14 с.
- Пат. 2403692 Российская Федерация. МПК H 05 K 01/00, H 05 K 07/20. Модуль радиоэлектронной аппаратуры с гипертеплопроводящим основанием/Сунцов С. Б., Косенко В. Е., Деревянко В. А. № 2009116488/07; заявл 29.04 2009; опубл. 10.11.2010, Бюл. № 31. 6 с.
- Вычислительное моделирование процессов теплообмена в системах терморегулирования космических аппаратов/Е. Н. Васильев //Вычислительные технологии. 2009. Т. 14, вып. 6. С. 19-28.
- Деревянко В. А. Когда в космосе жарко//Наука из первых рук. 2011. № 1. С. 28-33.
- Васильев Е. Н., Никифорова Е. С. Математическое моделирование теплового режима гипертеплопроводного радиатора мощного радиоэлемента//Вестник СибГАУ. 2005. Вып. 3. С. 23-26.
- Самарский А. А. Теория разностных схем. М.: Наука, 1989. 616 с.
- Васильев Е. Н., Деревянко В. В. Математическая модель процессов теплообмена в сотовой панели с тепловыми трубами//Вестник СибГАУ. 2010. Вып. 2 (28). С. 4-7.
- Васильев Е. Н., Дектерев А. А. Математическое моделирование процессов тепломассообмена в двухфазном контуре терморегулирования с капиллярным насосом//Вестник СибГАУ. 2008. Вып. 4 (21). С. 12-16.
