Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Phân tích quá trình truyền nhiệt bức xạ trong sự thay đổi pha của bộ tản nhiệt giọt lỏng trong hệ thống năng lượng không gian
Tóm tắt
Quá trình tối ưu hóa hệ thống năng lượng không gian bị ảnh hưởng lớn bởi quá trình truyền nhiệt bức xạ trong bộ tản nhiệt giọt lỏng (LDR). Truyền nhiệt bức xạ trong một lớp hạt thay đổi pha hai chiều được mô hình hóa bằng cách giải phương trình truyền bức xạ sử dụng phương pháp độ phân giải rời rạc và phương trình năng lượng bằng phương pháp sai phân hữu hạn ngụy biện. Lý thuyết Mie được sử dụng để tính toán các đặc tính bức xạ của lớp giọt, trong khi lý thuyết phương tiện hiệu quả được áp dụng để thu thập các hằng số quang học của các giọt đã bị đông đặc một phần. Nhiều yếu tố ảnh hưởng đến dòng nhiệt trong LDR, chẳng hạn như phân bố kích thước, vận tốc dòng chảy, sự thay đổi pha của giọt, độ dày lớp, nồng độ giọt trong lớp và loại vật liệu của chất lỏng làm việc; mỗi yếu tố này cần được phân tích. Các phép tính cho thấy rằng khi bỏ qua phân bố kích thước, sai số tương đối tăng lên đáng kể. Phân bố kích thước có ảnh hưởng rất mạnh đến dòng nhiệt khi vận tốc dòng chảy của chất lỏng làm việc trên 100 m/s. Sự gia tăng vận tốc dòng chảy dẫn đến sự gia tăng tổng dòng nhiệt của lớp với một tỷ lệ thể tích giọt cố định. Khu vực đông đặc chiếm gần một nửa của lớp và các giọt có kích thước khác nhau thể hiện sự chênh lệch nhiệt độ ở một mức độ nào đó do sự mất cân bằng nhiệt độ cục bộ giữa chúng. Nồng độ giọt trong lớp và loại vật liệu của chất lỏng làm việc có ảnh hưởng mạnh đến dòng nhiệt, trong khi độ dày của lớp có ảnh hưởng nhẹ đến dòng nhiệt.
Từ khóa
#truyền nhiệt bức xạ #giọt lỏng #hệ thống năng lượng không gian #đông đặc #sai phân hữu hạn ngụy biệnTài liệu tham khảo
Mattick A T, Hertzberg A. Liquid droplet radiators for heat rejection in space. Journal of Energy, 1981, 5(6): 387–393
Tarlecki J, Lior N, Zhang N. Analysis of thermal cycles and working fluids for power generation in space. Energy Conversion and Management, 2007, 48(11): 2864–2878
Konyukhov G V, Koroteev A A. Study of generation and collection of monodisperse droplets flows in microgravity and vacuum. Journal of Aerospace Engineering, 2007, 20(2): 124–127
Taussig R T, Mattick A T. Droplet radiator systems for spacecraft thermal control. Journal of Spacecraft and Rockets, 1986, 23(1): 10–17
Totani T, Kodama T, Nagata H, Kudo I. Thermal design of liquid droplet radiator for space solar-power system. Journal of Spacecraft and Rockets, 2005, 42(3): 493–499
Totani T, Kodama T, Watanabe K, Nagata H, Kudo I. Experimental study on convergence of droplet streams under microgravity. Microgravity Science and Technology, 2005, 17(3): 31–39
Totani T, Itami M, Yabuta S, Harunori N, Kudo I, Iwasaki A, Hosokawa S. Performance of droplet emitter for liquid droplet radiator under microgravity. Transactions of the Japan Society of Mechanical Engineers, 2002, 68(668): 1166–1173
Totani T, Kodama T, Watanabe K, Nanbu K, Nagata H, Kudo I. Numerical and experimental studies on circulation of working fluid in liquid droplet radiator. Acta Astronautica, 2006, 59(1–5): 192–199
Siegel R. Transient radiative cooling of a droplet-filled layer. Journal of Heat Transfer, 1987, 109(1): 159–164
Siegel R. Transient radiative cooling of a layer filled with solidifying drops. Journal of Heat Transfer, 1987, 109(4): 977–982
Wang P Y, Tan H P, Xia X L. Transient radiative heat transfer in liquid droplet layer of space radiator. Journal of Harbin Institute of Technology, 1999, 31(2): 85–88 (in Chinese)
Ruan L M, Tan H P, Wang P Y, Liu L H, Xia X L. Radiative properties and heat transfer of a droplet-filled layer in space radiator. Journal of Astronautics, 1999, 20(4): 33–38 (in Chinese)
Tseng C C. Phase change in semitransparent droplets and particles heated by convection and radiation. Dissertation for the Doctoral Degree. West Lafayette, Indiana, US: Purdue University, 2005, 250–300
Liu L H. Multiple size group analysis for transient radiative heating of particle polydispersions. Journal of Quantitative Spectroscopy & Radiative Transfer, 2003, 76(2): 225–234
Liu L H. A concept of multi-scale modeling for radiative heat transfer in particle polydispersions. Journal of Quantitative Spectroscopy & Radiative Transfer, 2003, 78(2): 227–233
Brewster M Q. Thermal Radiative Transfer and Properties. New York: Wiley, 1992
Yin J Y, Liu L H. Radiative property of semitransparent spherical particle with multilayer structure. Proceeding of Chinese Society for Electrical Engineering, 2009, 29(17): 83–87 (in Chinese)
Tan H P, Xia X L, Liu L H, Ruan L M. Numerical Simulation of Infrared Radiation Properties and Transfers. Harbin: Harbin Institute of Technology Press, 2006 (in Chinese)
Yin J Y, Liu L H. Simulation analysis of droplet phase-change process in a deep-space radiation environment. Journal of Engineering Thermophysics, 2009, 30(9): 1564–1566 (in Chinese)
Palik E D. Hand Book of Optical Constant of Solids. Washington, DC: Academic Press, 1991
Parry D L, Quinn B M. Optical constant of Al2O3 smoke in propellant flames. Journal of Thermophysics and Heat Transfer, 1991, 5(2): 142–149