Описание раздела
Рассматриваются фундаментальные проблемы, возникающие при использовании криогенных технологий в сложных технических системах. Представлены результаты комплексных экспериментальных исследований теплоотдачи и гидродинамики при захолаживании и запуске жидкостных ракетных двигательных установок и хранении криогенных сред в баках разгонных блоков. Выполнен анализ ключевых проблем работы водородно-кислородных двигательных установок криогенных разгонных блоков - захолаживания и запуска маршевых жидкостных ракетных двигателей. Анализируются процессы тепломассообмена при выполнении нестационарных операций - захолаживании и запуске маршевых двигателей, в том числе в условиях невесомости и при стендовых наземных испытаниях. Анализируются результаты экспериментальных исследований процессов тепломассообмена в трубах при фазовых превращениях. Рассмотрены методы интенсификации процессов захолаживания трактов двигательных установок с использованием струйных систем захолаживания, кольцевых турбулизаторов потока, низкотеплопроводных покрытий, процессы теплообмена и гидродинамики в криогенных баках разгонных блоков на различных этапах полёта. Для специалистов в области исследований и расчётов основных процессов в криогенных системах. Оглавление Основные обозначения Предисловие Глава 1 Криогенные двигательные установки разгонных блоков Глава 2 Исследование процессов захолаживания трактов двигательных установок 2.1. Теплообмен при захолаживании криогенных систем 2.2. Экспериментальные исследования процессов захолаживания и запуска ДУ 2.2.1. Захолаживание магистралей ДУ малыми расходами компонентов топлива 2.2.2. «Горячий» запуск кислородно-углеводородного двигателя разгонного блока 2.2.3. Запуск разгонного блока с двигателем НМ7В 2.2.3.1. Результаты экспериментов 2.2.3.2. Обобщение результатов экспериментов Обобщение результатов экспериментов по теплоотдаче Кризис пленочного кипения Теплоотдача в нагреваемом канале прямоугольного поперечного сечения Теплоотдача в коллекторе и форсуночной головке Гидравлические потери в коллекторе, форсуночной головке и форсунке Критические расходы парожидкостного потока Глава 3 Современные представления о процессах теплообмена при кипении криогенной жидкости 3.1. Экспериментальные исследования структуры парожидкостных потоков при плёночном кипении в каналах Теплообмен и гидродинамика в стержневом режиме плёночного кипения 3.2. Математические модели стержневых режимов плёночного кипения 3.2.1. Стержневой автомодельный режим 3.2.2. Стержневой неавтомодельный режим 3.3. Математические модели в дисперсном режиме плёночого кипения 3.3.1. Дисперсные режимы плёночного кипения 3.3.1.1. Дисперсно-кольцевой режим плёночного кипения 3.3.1.2. Дисперсный режим плёночного кипения Глава 4 Методика экспериментального исследования плёночного кипения 4.1. Экспериментальная установка. Конструкции экспериментальных участков 4.2. Визуальные исследования 4.3. Определение протяжённости зоны испарения жидкого азота в дисперсном режиме 4.4. Определение температуры пара при плёночном кипении криожидкостей в каналах 4.5. Методика экспериментального исследования влияния тепловой нестационарности стенки канала на теплоотдачу при плёночном кипении 4.6. Методика зондового измерения температуры пара в парокапельном потоке 4.7. Методика измерения параметров парожидкостного потока методом «гелиевого» индикатора 4.7.1. Теория метода 4.7.1.1. Методика обработки опытов 4.7.1.2. Определение профиля концентрации объёмных источников массы в сечении канала 4.7.2. Алгоритм проведения эксперимента при измерении массового паросодержания 4.8. Определение плотности теплового потока и температуры теплоотдающей поверхности 4.9. Методика измерения объёмного паросодержания 4.9.1. Измерение волоконно-оптическим датчиком 4.9.2. Измерение датчиком объёмного паросодержания Глава 5 Результаты экспериментального исследования плёночного кипения в трубах 5.1. Режимы течения парожидкостного потока 5.2. Режимы течения и теплогидравлические параметры потока 5.3. Основные параметры дисперсного потока 5.4. Обобщение результатов исследований 5.5. Обобщение результатов исследований в стержневых режимах плёночного кипения в каналах Глава 6 Интенсификация процессов захолаживания трактов двигательных установок 6.1. Струйные системы захолаживания 6.1.1. Методика экспериментального исследования взаимодействия струй жидкого азота с поверхностями 6.1.2. Взаимодействие сплошной струи с горячей поверхностью 6.1.3. Теплоотдача при взаимодействии мелкодисперсной струи с поверхностью 6.1.4. Обобщение результатов опытов по взаимодействию азотных струй с поверхностью 6.2. Захолаживание расходных магистралей ДУ с использованием струйных технологий 6.3. Использование кольцевых турбулизаторов потока 6.4. Уменьшение объёмного паросодержания при «горячем» запуске ДУ 6.5. Выбор материала трубопроводов и покрытий для увеличения температуры кризиса плёночного кипения Глава 7 Теплообмен и гидродинамика в криогенных баках разгонных блоков 7.1. Предстартовые операции 7.2. Работа маршевого двигателя 7.3. Поведение водорода после выключения двигателя 7.4. Параметры в баке водорода после отделения полезной нагрузки 7.5. Теплообмен в баках водорода и кислорода при проведении заключительных операций на блоке 12КРБ после отделения полезной нагрузки Глава 8 Конденсация пара в трактах расходных магистралей рб Литература