Разработка критериального уравнения влияния электростатических полей на теплообмен и осадкообразование в среде керосина при естественной конвекции
Опубликовано: 15.01.2021
Авторы: Алтунин К.В.
Опубликовано в выпуске: #1(109)/2021
DOI: 10.18698/2308-6033-2021-1-2049
Раздел: Авиационная и ракетно-космическая техника | Рубрика: Тепловые, электроракетные двигатели и энергоустановки летательных аппаратов
Рассмотрена проблема осадкообразования в двигателях и энергоустановках, работающих на жидких углеводородных горючих и охладителях. Выполнен анализ процесса появления углеродсодержащих осадков при нагреве металлических стенок каналов топливных систем двигателей. Создана экспериментальная установка для исследования влияния электростатических полей на интенсификацию теплоотдачи в жидком авиационном керосине марки ТС-1 и процесс осадкообразования на нагреваемой рабочей пластине. Проведена визуализация воздействия электрического ветра на тепловые процессы с помощью оптической установки Теплера. Изучено влияние электростатических полей на процессы теплообмена и осадкообразования в среде керосина при использовании в качестве электродов соосных игл. На основе результатов исследований сделано обобщение в виде нового критериального уравнения, содержащего число подобия электроконвекции и симплекс осадкообразования.
Литература
[1] Altunin V.A., Altunin K.V., Aliev I.N., Gortyshov Yu.F., Dresvyannikov F.N., Obukhova L.A., Tarasevich S.E., Yanovskaya M.L. Analysis of investigations of electric fields in different media and conditions. J. of Engineering Physics and Thermophysics, 2012, vol. 85, no. 4, pp. 959–976.
[2] Алтунин В.А. Исследование влияния электростатических и магнитных полей на особенности теплоотдачи к углеводородным горючим и охладителям. Кн. 2. Казань, Изд-во Казан. гос. ун-та им. В.И. Ульянова-Ленина, 2006, 230 с.
[3] Миролюбов Н.Н., Костенко М.В., Левинштейн М.Л., Тиходеев Н.Н. Методы расчета электростатических полей. Москва, Высшая школа, 1963, 416 с.
[4] Остроумов Г.А. Электрическая конвекция (обзор). Инженерно-физический журнал, 1966, т. 10, № 5, с. 683–695.
[5] Остроумов Г.А. Взаимодействие электрических и гидродинамических полей. Москва, Наука, 1979, 320 с.
[6] Верещагин И.П., Левитов В.И., Мирзабекян Г.З., Пашин М.М. Основы электрогазодинамики дисперсных сред. Москва, Энергия, 1974, 306 с.
[7] Янтовский Е.И., Апфельбаум М.С. О силе, действующей от игольчатого электрода, и вызываемых ею течениях. Магнитная гидродинамика, 1977, № 4, с. 73–80.
[8] Болога М.К., Гросу Ф.П., Кожухарь И.А. Электроконвекция и теплообмен. Остроумов Г.А., ред. Кишинев, Штиинца, 1977, 320 с.
[9] Иоссель Ю.Я. Электрические поля постоянных токов. Ленинград, Энергоатомиздат, 1986, 158 с.
[10] Стишков Ю.К., Остапенко А.А. Электрогидродинамические течения в жидких диэлектриках. Ленинград, Изд-во Ленингр. ун-та, 1989, 176 с.
[11] Савиных Б.В., Гумеров Ф.М. Свойства переноса диэлектрических жидкостей и тепломассообмен в электрических полях. Казань, Изд-во ФЭН, 2002, 384 с.
[12] Grosu F.P., Bologa M.K. Electroisothermal Convection and Its Role in the Process of Heat Exchange. Surface Engineering and Applied Electrochemistry, 2008, vol. 44, no. 3, pp. 187–194.
[13] Саранин В.А.Устойчивость равновесия, зарядка, конвекция и взаимодействие жидких масс в электрических полях. Москва, Ижевск, Изд-во НИЦ «Регулярная и хаотическая динамика», 2009, 332 с.
[14] Алтунин К.В. Разработка критериев подобия электроконвекции в углеводородных средах. Известия высших учебных заведений. Проблемы энергетики, 2012, № 1–2, с. 168–171.
[15] Ильин В.А. Электроконвекция слабопроводящей жидкости в постоянном электрическом поле. Журнал технической физики, 2013, т. 83, № 1, с. 64–73.
[16] Ильин В.А., Мордвинов А.Н., Петров Д.А. Электроконвекция слабопроводящей жидкости при униполярной инжекции заряда в постоянном электрическом поле. Журнал экспериментальной и теоретической физики. 2015, т. 147, № 1, с. 181–188.
[17] Алтунин В.А., Алтунин К.В., Галимов Ф.М., Гортышов Ю.Ф., Дресвянников Ф.Н., Яновский Л.С. Проблема осадкообразования в энергетических установках многоразового использования на жидких углеводородных горючих и охладителях. Вестник Казан. технол. ун-та, 2010, № 5, с. 96–102.
[18] Алтунин К.В., Гортышов Ю.Ф., Галимов Ф.М., Дресвянников Ф.Н., Алтунин В.А. Способы борьбы с осадкообразованием в энергоустановках на жидких углеводородных горючих и охладителях. Энергетика Татарстана, 2010, № 3, с. 43–51.
[19] Алтунин В.А., Алтунин К.В., Гортышов Ю.Ф., Дресвянников Ф.Н., Обухова Л.Н., Платонов Е.Н., Тарасевич С.Э., Яновская М.Л. Способ определения конфигурации распространения силовых линий электростатических полей в жидких углеводородных средах. Пат. № 2504843 Российская Федерация, 2014, бюл. № 2, 14 с.
[20] Алтунин В.А. Форсунка. Пат. № 2155910 Российская Федерация, 2004, бюл. № 25, 12 с.
[21] Алтунин В.А., Алтунин К.В., Галимов Ф.М., Гортышов Ю.Ф., Яновский Л.С. Головка кольцевой камеры сгорания газотурбинного двигателя. Пат. № 2452896 Российская Федерация, 2012, бюл. № 16, 20 с.
[22] Алтунин В.А., Алтунин К.В., Алиев И.Н., Абдуллин М.Р., Давлатов Н.Б., Платонов Е.Н., Яновская М.Л. Некоторые пути повышения эффективности жидких и газообразных углеводородных и азотосодержащих горючих для двигателей летательных аппаратов. Тепловые процессы в технике, 2019, т. 11, № 10, с. 453–479.
[23] Алтунин К.В., Новиков С.Н., Платонов Е.Н., Шигапов Р.Р., Яновская М.Л. Влияние тепловых процессов в углеводородных горючих и охладителях на совершенствование конструктивных схем форсунок и каналов двигателей и энергоустановок летательных аппаратов. Тр. 51-х Чтений, посвященных разработке научного наследия и развитию идей К.Э. Циолковского. Секция № 2: «Проблемы ракетной и космической техники». Калуга, 20–22 сентября 2016 г. РАН. РАКЦ. Казань, Изд-во Казан. ун-та, 2017, с. 153–168.
[24] Алтунин В.А., Алтунин К.В., Платонов Е.Н., Новиков С.Н., Миннахметов Л.И., Яновская М.Л. Разработка новых конструктивных схем форсунок двигателей авиационных и аэрокосмических летательных аппаратов. Сб. тез. докл. 41-х Академических чтений по космонавтике, посвященных памяти академика С.П. Королёва и других выдающихся отечественных ученых — пионеров освоения космического пространства. Москва, 24–27 января 2017 г., МГТУ им. Н.Э. Баумана. РАН. РОСКОСМОС. РАКЦ. Москва, Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2017, с. 63.
[25] Алтунин В.А., Алтунин К.В., Алиев И.Н., Обухова Л.А., Платонов Е.Н., Коханова С.Я., Яновская М.Л. Разработка способов борьбы с термоакустическими автоколебаниями давления в топливно-охлаждающих каналах двигателей и энергоустановок летательных аппаратов наземного, воздушного, аэрокосмического и космического применения. Известия высших учебных заведений. Машиностроение, 2017, № 10 (691), с. 77–90.
[26] Алтунин В.А. Исследование особенностей теплоотдачи к углеводородным горючим и охладителям в энергетических установках многоразового использования. Кн. 1. Казань, Изд-во Казан. гос. ун-та им. В.И. Ульянова-Ленина, 2005, 272 с.
[27] Чертков Я.Б. Современные и перспективные углеводородные реактивные и дизельные топлива. Москва, Химия, 1968, 356 с.
[28] Большаков Г.Ф. Физико-химические основы образования осадков в реактивных топливах. Ленинград, Химия, 1972, 232 с.
[29] Яновский Л.С., Иванов В.Ф., Галимов Ф.М., Сапгир Г.Б. Коксоотложения в авиационных и ракетных двигателях. Казань, Абак, 1999, 284 с.