Внутренние источники тепла.

Табл. 11.1. Энергозатраты человека при разных видах деятельности.

Следует отметить, что задача обеспечения температурных режимов в жилых отсеках включает в себя и специфические вопросы обеспечения высокой работоспособности экипажа. Этого можно достигнуть при постоянной оценке состояния человека и оценке связи этого состояния с фактическими тепловыми режимами в отсеке.

Пока в полной мере не удается обеспечить достижение комфортных тепловых условий жизнедеятельности космонавтов в условиях космического полета. Почти каждая экспедиция выражает определенные замечания к СОТР. Главные проблемы – неравномерность распределения температуры и влажности. К этому иногда примешиваются проблемы газообмена, обеспечиваемого той же системой вентиляции.

В длительном полете СОТР должна выполнять определенные функции тренажера для системы терморегуляции человеческого организма вследствие непрерывного воздействия тепловых условий окружающей среды.

Поэтому под тепловым режимом ПКК понимается не определенный неизменный во времени диапазон температур в жилом отсеке, а последовательность во времени совокупности значений температуры, влажности, подвижности (скорости движения) воздуха и характеристик тепловых потоков (величин, градиентов, направлений).

13.3. Внутренний теплообмен в ПКК.

Конструктивно теплообмен в жилом отсеке осуществляется системой вентиляции, передающей тепло, выделенное экипажем и оборудованием в атмосферу, в подсистему внешнего теплообмена.

Напоминаю, что теплообмен между телами в природе происходит несколькими способами:

- контактно – теплопроводностью (по градиенту температуры – от нагретой части к холодной),

- конвективно – перемещением нагретых частей жидкости и газа по градиенту плотности,

- изменением агрегатного состояния нагретого или охлажденного вещества (затвердевание – расплавление, испарение – конденсация); при использование в качестве теплоносителя воды возможно изменение состояния воды из твердого – льда в газообразное – пар, минуя жидкую фазу; этот процесс называется сублимацией, он требует существенно больших затрат тепла, чем испарение жидкой воды и часто используется в космической технике.

- лучистый обмен – излучение тепла от нагретого тела в окружающее пространство в соответствии с законом Стефана – Больцмана

Q = εσ F N⁴

где Q - выделяемое телом тепло, Ватт,

σ - постоянная Стефана – Больцмана,

ε - степень черноты нагретого тела,

F - площадь излучающей поверхности радиатора м²,

T - температура поверхности излучателя о К.

Q_вн = Q_эк + Q_об

Q_эк = q_чел L_эк

В технике нагрев и охлаждение производятся специальными агрегатами – теплообменниками, которые благодаря специфике конструкции осуществляют процессы теплообмена с наименьшими потерями, то есть наиболее эффективно.

Существует несколько видов теплообменников. В каждом виде используется свое вещество в качестве теплоносителя.

В космической технике наиболее распространены жидкие теплоносители: вода, спирт (из-за меньшей температуры замерзания) и различные спиртовые смеси (этилен-гликоль).

В СОТР применяются 2 основных вида теплообме5нников:

- газо-жидкостной (ГЖТ),

- жидкостно-жидкостной (ЖЖТ).

Пример ГЖТ – холодильно-сушильный агрегат (ХСА), который мы рассматривали в КСЖО, основанном на запасах.

В ЖЖТ используются наиболее компактные схемы, использующие перекрестные потоки теплоносителей.

Расчетная схема ЖЖТ представлена на Рис. 13.1. в виде ряда пластин, обтекаемых взаимно перпендикулярными потоками теплоносителей. В расчетной схеме принимается, что длины ходов теплоносителей равны геометрическим размерам теплообменника, то есть теплообменник – система пластин с размерамиl_rиl_x.Число пластин – N. Каждая из пластин обтекается теплоносителями с расходамиG_r /NиG_x/N.

N = F/ l_r l_x (13.2)

Существует система уравнений, по которой можно определить проектные характеристики теплообменника.

У

G_x

l_r

l_x

G_r

Х