Эффективность теплообмена в пористых элементах конструкций жидкостных…
1
УДК 536.24
Эффективность теплообмена в пористых элементах
конструкций жидкостных ракетных двигателей
©
Ф.В. Пелевин, Н.И. Авраамов, С.А. Орлин, А.Л. Синцов
МГТУ им. Н.Э. Баумана, Москва, 105005, Россия
Рассмотрены новый метод интенсификации теплообмена с использованием пори-
стых сетчатых материалов и принцип межканальной транспирации теплоносите-
ля, сочетающий высокую интенсивность теплообмена, присущую высокотеплопро-
водным пористым материалам, и низкие гидравлические потери. Приведены резуль-
таты экспериментального исследования гидравлического сопротивления при
одномерной и двумерной фильтрации теплоносителя. Получено обобщающее крите-
риальное уравнение теплообмена при двумерном течении теплоносителя через пори-
стый сетчатый материал. Определены оптимальные параметры материала. Пока-
зана высокая эффективность пористого теплообменного тракта с межканальной
транспирацией теплоносителя по сравнению с гладким и оребренным трактами.
Ключевые слова
: гидравлическое сопротивление, теплообмен, пористые сетча-
тые материалы, интенсификация теплообмена.
Введение.
Одним из перспективных и эффективных способов
интенсификации теплообмена является использование в теплообмен-
ных устройствах пористых металлов (ПМ) [1]. Физическую основу
этого способа составляет чрезвычайно высокая интенсивность тепло-
обмена между проницаемой пористой матрицей и протекающим
сквозь нее теплоносителем вследствие очень развитой поверхности
их соприкосновения. Заполнение пространства теплообменного трак-
та между стенкой и пористым каркасом высокотеплопроводным по-
ристым металлом с малым термическим сопротивлением максималь-
но интенсифицирует теплообмен [2], однако при этом наблюдается
резкое увеличение гидравлических потерь [3], что сдерживает ши-
рокое применение этого метода в регенеративной системе охлажде-
ния жидкостных ракетных двигателей (ЖРД) и в рекуперативных
теплообменниках. Для уменьшения потерь давления приходится ид-
ти на уменьшение скорости движения теплоносителя в ПМ в ре-
зультате увеличения проходного сечения тракта, что приводит к
уменьшению интенсификации теплообмена и увеличению массы и
габаритов тракта.
Уменьшить потери давления в теплообменном тракте с пористым
наполнителем, не изменяя габаритных размеров теплообменного
тракта, можно, если перейти от общеизвестного продольно-каналь-
