Я хотел бы знать, как в основном работает система терморегулирования космического корабля. Поскольку единственная возможность избавиться от теплового тепла — это излучение, я хотел бы получить базовое качественное понимание (не вдаваясь в математику) того, как работает этот конкретный процесс «избавления» от тепла посредством излучения. .
В общем случае под «космическим кораблем», подразумевающим любой спутник, пилотируемый или иной, или верхнюю ступень, иерархия теплового контроля выглядит следующим образом:
Пассивные системы
Активные системы
электрические обогреватели (некоторые утверждают, что они настолько просты, что считаются пассивными)
простые тепловые трубки (опять же некоторые утверждают, что они пассивные)
петлевые тепловые трубы
контуры жидкости с механической накачкой
Более специализированные элементы (жалюзи, охладители Стирлинга)
Простая тепловая трубка и петлевая тепловая трубка представляют собой двухфазные жидкостные системы, в которых тепло вызывает испарение и повышение давления жидкости в газ, что, в свою очередь, вызывает перетекание жидкости от горячих частей к холодным. Геометрия устроена таким образом, что жидкость конденсируется, т.е. теряет тепло, к внешнему радиатору. Насос с механическим приводом, напротив, не обязательно должен быть двухфазным и дает оператору больший контроль над мощностью теплопередачи, которую он имеет в данный момент времени.
РЕДАКТИРОВАТЬ Приводная мощность теплового насоса исходит от тепла, которое должно быть передано от точки рассеивания мощности в полезной нагрузке к сравнительно прохладной поверхности радиатора, которая может видеть глубокое пространство. Все дело в том, что на одном конце тепловой трубки горячее, чем на другом. Повышенное давление газа на горячем конце трубы распространяется на холодный конец, вызывая перенос массы в газовой фазе. Роль поверхностного натяжения или капиллярного действия заключается в выравнивании формы мениска за счет переноса жидкости в канавках от холодного конца обратно к горячему концу.
Простые тепловые трубки плохо справляются с ускорением. Это означает, что пока они работают на орбите, их необходимо испытать на Земле в горизонтальном положении. Некоторые петлевые тепловые трубки, которые имеют более сложную конструкцию, могут работать с ускорением в 1 g.
Синтез
Обычно конструкция элемента оборудования или всего спутника заключается в том, чтобы определить элементы, рассеивающие мощность, а затем выбрать основной путь потери тепла, который специально разработан с хорошо известными характеристиками.
Примером пассивного дизайна может быть отделка предметов во внутренних полостях краской, чтобы получить поверхность с высокой излучательной способностью и, таким образом, создать квазиизотермическую полость за счет эффективного обмена излучением. Стенки полости могут быть алюминиевой коробкой или сотовым листом с плотной внутренней сеткой. Особо высокие рассеивающие элементы будут монтироваться непосредственно на наружных стенах, внутри или снаружи. Снаружи соты могут быть покрыты белой краской, алюминием, нанесенным методом вакуумного напыления, или вторыми поверхностными зеркалами.
Если рассеиваемая мощность слишком велика для этого, конструкция может перейти к жидкостной системе. Тепловые трубки широко используются в мощных геостационарных спутниках для распространения тепла внутри внешней стены и, таким образом, для наилучшего использования площади радиатора. Контурные тепловые трубы используются там, где спрос наиболее высок. Насосы с механическим приводом используются в некоторых беспилотных ситуациях, но я считаю, что они больше характерны для обслуживаемых систем.
Аналогично обычному холодильнику.
Есть рабочая жидкость с низкой температурой испарения (ниже комнатной) - например, аммиак. Протекая по герметичным трубам в радиаторах оборудования и циркуляционных машин, он испаряется, поглощая тепло из окружающей среды, при этом испаряясь. Затем он закачивается в радиаторные панели - большие конструкции снаружи космического корабля, установленные на шарнирных опорах, поворачивающиеся таким образом, что узкий край направлен к Солнцу, поглощая наименьшее количество солнечного тепла, а большие поверхности обращены в дальний космос, излучая тепло наружу. Пар выделяет тепло и снова конденсируется в жидкость, чтобы вернуться к радиаторам внутри корабля.
Это может работать при минимальном перепаде давления и только теплоте конденсации и испарения (более безопасно, но менее эффективно), или может быть усилено дополнительным повышением давления: рабочая жидкость имеет еще более низкую температуру испарения при атмосферном давлении, но может быть сжижена при умеренном повышении давления. Пар, нагнетаемый в радиаторы через более мощный насос, конденсируется из-за высокого давления; что дополнительно нагревает его; лишнее тепло излучается. Затем внутри корабля теплопоглощающие радиаторы содержат сопла, в которых сбрасывается давление — процесс декомпрессии в сочетании с парообразованием отбирает из окружающей среды гораздо больше тепла, чем само по себе испарение.
пользователь
Уве
Органический мрамор