Авторы

Расчетные исследования теплофизических параметров рабочего тела в баллоне с криогенной заправкой

DOI: 10.17586/1606-4313-2023-22-3-37-43
УДК 621.5

Расчетные исследования теплофизических параметров рабочего тела в баллоне с криогенной заправкой

Довгялло А.И., Угланов Д.А., Шиманова А. Б., Шиманов А. А. , Лопатин А.Л.

Ссылка для цитирования: Довгялло А.И., Угланов Д.А., Шиманова А.Б., Шиманов А.А., Лопатин А.Л. Расчетные исследования теплофизических параметров рабочего тела в баллоне с криогенной заправкой. // Вестник Международной академии холода. 2023. № 3. С. 37-43. DOI: 10.17586/1606-4313-2023-22-3-37-43

Аннотация
В настоящей статье приводится методика расчета, позволяющая определить термодинамические параметры рабочего тела в баллоне с криогенной заправкой (БКЗ). Методика расчета учитывает влияние интенсивности теплопритоков к наружной стенке БКЗ, изменение температуры наружной стенки, теплопроводность изоляции внутренней термосной емкости, текущие значения параметров жидкой фазы и насыщенных паров над жидкостью в термосе, а также газа в газовой полости во времени. На основании предложенной методики была разработана программа для расчета параметров в баллоне. Для верификации методики расчета параметров состояния в баллоне с криогенной заправкой былипроведены экспериментальные исследования, результаты которых доказали применимость методики расчета для прогнозирования параметров рабочего тела и характеристик баллона в целом.На основе численного моделирования определено влияние конструктивных параметров баллона с криогенной заправкой (объем термоса, толщина стенки, толщина изоляции термоса) и внешних теплопритоков на параметрические и временные характеристики.

Ключевые слова: баллон с криогенной заправкой, криопродукт, температурные напряжения, напряжения, обусловленные давлением.

Список литературы

1. Архаров И.А. О необходимости возрождения криогенного машиностроения в России // Вестник Международной академии холода. 2023. № 1. С. 6-9.

2. Баранов А.Ю., Соколова Е.В., Иванов Л.В., Иконникова А.Ю. Перспективы развития технологий СПГ в Российской Федерации. // Вестник Международной академии холода. 2023. № 1. С. 23-34. DOI: 10.17586/1606-4313-2023-22-1-23-34

3. Архаров И.А., Воротынцева К.Е., Довгялло А.И., Угланов Д.А. Об эффективности получения энергии за счет использования низкопотенциальной теплоты сжиженного природного газа при регазификации // Химическое и нефтегазовое машиностроение. 2020. №5. С. 17-20.

4. Архаров И.А., Воротынцева К.Е., Довгялло А.И., Угланов Д.А. Эффективность цикла Ренкина при условии получения максимальной мощности применительно к низкотемпературной энергетической установке, использующей криопродукт как рабочее тело // Химическое и нефтегазовое машиностроение. 2020. №6. С. 3-7.

5. Топливный баллон / Довгялло А.И., Лукачев С.В. и др. // Патент RU 2163699 С1, МПК F17C 9/02, опубл. 27.02.2001, Бюл. №6.

6. Довгялло А.И., Сармин Д.В., Угланов Д.А. Предварительные исследования тепловых процессов в баллоне с криогенной заправкой бортовой дроссельной системы // Вестник СГАУ. 2011. №3 (27), Ч.4. С. 78-84.

7. Довгялло А.И., Угланов Д.А., Шиманова А.Б., Шиманов А.А. Оценка термоциклической прочности баллона с криогенной заправкой // Вестник Международной академии холода. 2022. № 1. С. 37-43. DOI: 10.17586/1606-4313-2022-21-1-37-43

8. Довгялло А.И., Некрасова С.О., Сармин Д.В., Угланов Д.А. Имитационные испытания баллона с криогенной заправкой для дроссельной системы охлаждения и ее сравнительные характеристики // Прикладная физика. 2013. №4. с. 54-59

9. Довгялло А.И., Сармин Д.В., Угланов Д.А., Цапкова А.Б. Использование баллона с криогенной заправкой в различных областях техники // Вестник Международной академии холода. 2014. № 3. С. 30-34.

10. Довгялло А.И., Сармин Д.В., Угланов Д.А., Цапкова А.Б. Использование баллона с криогенной заправкой в различных областях техники // Вестник Международной академии холода. 2014. № 4. С. 26-31.

11. Шиманова А.Б., Угланов Д.А., Довгялло А.И., Шиманов А.А. Баллон с криогенной заправкой двигательных установок летательных аппаратов // Всероссийский научно-технический форум по двигателям и энергетическим установкам имени Н.Д. Кузнецова, посвященный 110-летию ПАО "ОДК-КУЗНЕЦОВ": Материалы докладов, Самара, 05–07 октября 2022 года. Самара: Самарский национальный исследовательский университет имени академика С.П. Королева, 2022. С. 144-145.

12. Ашихмина Т.В., Довгялло А.И. Особенности постановки задачи расчета процессов для универсального газового баллона как неклассической двухфазной системы и оценка его температурного состояния // Вестник Самарского государственного аэрокосмического университета им. академика С.П. Королева. 2006. № 1(9). С. 133-137.

13. Ашихмина Т.В., Довгялло А.И. Процессы в универсальном газовом баллоне при хранении криопродуктов // Процессы горения, теплообмена и экология тепловых двигателей. Самара: Самарский государственный аэрокосмический университет им. академика С.П. Королева, 2004. С. 45-53.

14. Довгялло А.И., Угланов Д.А., Шиманова А.Б., Шиманов А.А. Расчетные исследования процесса реконденсации в емкости с криогенной заправкой. // Насосы. Турбины. Системы. 2021. №2. с. 7-12.

15. Шиманова А.Б. Метод проектирования баллона с криогенной заправкой двигательных установок летательных аппаратов: дис. … канд. тех. наук: 05.07.05 / Шиманова Александра Борисовна. Самара, 2022. 138 с.

16. Угланов Д.А. Энергоэффективные системы преобразования низкопотенциальной энергии криопродуктов: дис. ... д-ра тех. наук: 05.04.03 / Угланов Дмитрий Александрович. Санкт-Петербург, 2022. 688 с.

17. Программа расчета теплофизических параметров рабочего тела в баллоне с криогенной заправкой / Угланов Д.А., Шиманова А.Б., Шиманов А.А., Сармин Д.В., Довгялло А.И., Манакова О.А. Свидетельство о гос. регистрации программы ЭВМ №2022665953, опубл. 23.08.2022 г.

Читать статью полностью