Экспериментальное исследование влияния электростатических полей на тепловые процессы в газообразном метане при его естественной конвекции
Авторы: Алтунин В.А., Алтунин К.В., Абдуллин М.Р., Чигарев М.Р., Алиев И.Н., Яновская М.Л.
Опубликовано в выпуске: #6(114)/2021
DOI: 10.18698/2308-6033-2021-6-2086
Раздел: Авиационная и ракетно-космическая техника | Рубрика: Тепловые, электроракетные двигатели и энергоустановки летательных аппаратов
Показана история исследования электростатических полей в различных газообразных средах, включая газообразный метан. Обоснована необходимость проведения экспериментальных исследований влияния электростатических полей на тепловые процессы в газообразном метане при его естественной конвекции. Описаны экспериментальная база и рабочие участки с применением электростатических полей, раскрыта методика проведения экспериментальных исследований. Представлены результаты влияния электростатических полей на коэффициент теплоотдачи к газообразному метану и на негативный процесс осадкообразования в нем — при его естественной конвекции. Обнаружены зоны возможной интенсификации теплоотдачи к газообразному метану и зоны насыщения электростатическими полями, в которых дальнейшее увеличение коэффициента теплоотдачи невозможно. Экспериментально установлено, что граница зоны начала насыщения электростатическими полями является и началом зоны коронного разряда. Результаты исследований легли в основу методики применения электростатических полей в двигателях и энергоустановках летательных аппаратов.
Литература
[1] Алтунин В.А., Алтунин К.В., Алиев И.Н., Гортышов Ю.Ф., Дресвянников Ф.Н., Обухова Л.А., Тарасевич С.Э., Яновская М.Л. Анализ исследований электрических полей в различных средах и условиях. Инженерно-физический журнал, 2012, т. 85, № 4, с. 881–896.
[2] Altunin V.A., Altunin K.V., Aliev I.N., Gortyshov, Dresvyannikov F.N., Obukhova L.A., Tarasevich S.E., Yanovskaya M.L. Analysis of investigations of electric fields in different media and conditions. Journal of Engineering Physics and Thermophysics, 2012, vol. 85, no. 4, pp. 959–976.
[3] Senftleben H., Braun W.Z. Der einfluss electriscer felder auf der waermestroem in gasen. Zeitschrift fuer Physik, 1936, Bd. 102, S. 480–506.
[4] Морар А.В. Влияние коронного разряда на конвективный теплообмен. Физическая газодинамика и свойства газов при высоких температурах. Москва, Наука, 1964, с. 197–213.
[5] Большаков Г.Ф. Физико-химические основы образования осадков в реактивных топливах. Ленинград, Наука, 1982, с. 147–154.
[6] 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.
[7] Попков В.И. О развитии исследований в области электрификации и электротехники применительно к задачам большой энергетики. Изв. АН СССР. Энергетика и транспорт, 1973, с. 3–17.
[8] Алтунин В.А., Алтунин К.В., Алиев Н.И. и др. Некоторые пути повышения эффективности жидкостных реактивных двигателей летательных аппаратов на углеводородных и азотосодержащих горючих и охладителях. Л.С. Яновский, ред. Казань, Изд-во «Школа», 2020, 148 с.
[9] Алтунин В.А., Алтунин К.В., Абдуллин М.Р., Платонов Е.Н., Яновская М.Л. Некоторые пути развития реактивных двигателей летательных аппаратов. Военмех. Вестник БГТУ, 2019, № 55, с. 419–424.
[10] Алтунин В.А., Алтунин В.А. (научн. рук.), Абдуллин М.Р., Новиков С.Н., Коханова Ю.С. Исследование тепловых процессов в газообразном метане. 42-е Гагаринские чтения. Сек. № 51. Проектирование и конструкция авиационных двигателей и энергетических установок: матер. док. междунар. науч.-техн. конф. Москва, 12–15 апреля 2016 г., МАИ. Москва, Изд-во МАИ, 2016, с. 657–658.
[11] Алтунин В.А., Абдуллин М.Р., Давлатов Н.Б., Шигапов Р.Р., Яновская М.Л. Исследование возможности интенсификации теплоотдачи к жидким и газообразным углеводородным и азотосодержащим горючим и охладителям. Сб. тез. докл. Всероссийской научно-технической конференции молодых ученых и специалистов «Авиационные двигатели и силовые установки». Сек. № 7. Авиационная химмотология. Москва, 28–30 мая 2019, ЦИАМ им. П.И. Баранова. Москва, Изд-во ЦИАМ им. П.И. Баранова, 2019, с. 316–317.
[12] Алтунин В.А., Алтунин К.В., Абдуллин М.Р., Яновская М. Анализ результатов экспериментальных исследований газообразного метана в условиях его естественной конвекции. Тр. 54 Научных чтений РАН, посвященных разработке научного наследия и развитию идей К.Э. Циолковского. Сек. № 2. Проблемы ракетной и космической техники. Калуга, 20–22 сентября 2016, ЦИАМ. Калуга, Изд-во «Наша Полиграфия», 2016, с. 83–93.
[13] Чернощеков Л.Н. Природный газ метан — топливо будущего. АГЗК+АТ, 2010, № 2 (50), с. 58–61.
[14] Бакулин В.Н., Брещенко Е.М., Дубовкин Н.Ф., Фаворский О.Н. Газовые топлива и их компоненты. Свойства, получение, применение, экология. Москва, Изд-во МЭИ, 2009, 614 с.
[15] Коватева Ю.С., Воробьев А.Г., Боровик И.Н., Хохлов А.Н., Казеннов И.С. Жидкостной ракетный двигатель малой тяги на топливе газообразный кислород и газообразный метан — разработка, проектирование, испытания и анализ полученных результатов. Вестник МАИ, 2011, т. 18, № 3, с. 45–54.
[16] Белов Е.А., Богушев В.Ю., Клепиков И.А., Смирнов А.И. Результаты экспериментальных работ в НПО «Энергомаш» по освоению метана как компонента топлива для ЖРД. Труды НПО «Энергомаш» имени академика В.П. Глушко, 2000, т. XVIII, с. 86–100.
[17] Горохов В.Д., Кунавин С.П. Работы КБХА по созданию перспективных ЖРД на компонентах топлива кислород-метан. Научно-технический сборник КБ Химавтоматики. Воронеж, Изд-во ИПФ, 2001, с. 96–101.
[18] Ворожеева О.А., Ягодников Д.А. Математическая модель и расчетные исследования теплового состояния стенки камеры сгорания РДМТ на газообразном топливе кислород-метан в импульсном режиме работы. Известия высших учебных заведений. Машиностроение, 2013, № 7, с. 11–20.