и пониженного атмосферного давления

В условиях невесомости, что имеет место на космических герметизированных объектах, критерий Грасгофа, характеризующий подъемную силу, вызывающую свободно конвективное движение воздуха (жидкости) у поверхности нагретого тела, равен нулю.

Последнее объясняется тем, что напряженность поля тяготения, количественно характеризуемая ускорением g, равна нулю.

Поскольку критерий Грасгофа равен нулю, будет равен нулю, как это видно из критериального уравнения (1.6.), и критерий Нуссельта, а, следовательно, и конвективный коэффициент теплоотдачи.

Таким образом, в условиях невесомости теплообмен за счет естественной конвекции практически отсутствует.

В этих условиях теплообмен между телами, а также телами и окружающей средой, осуществляется, в основном, за счет теплового излучения.

Лучистый коэффициент теплоотдачи a_л рассчитывается по формулам, приведенным в разделе 2. Теплообмен между телами происходит и кондукцией, если эти тела имеют между собой тепловой контакт. Теплообмен же между ними за счет теплопроводности среды (воздуха, газа) настолько мал, что им практически пренебрегают.

Конвективный теплообмен в условиях невесомости достигается принудительным продувом или перемешиванием воздуха у поверхности нагретых тел.

Особенностью теплообмена при пониженном атмосферном давлении является то, что с увеличением разряжения газа, в частности, с подъемом на высоту, уменьшается его плотность и теплоемкость. При этом уменьшается критерий Прандтля

и, как видно из критериального уравнения (1.3), уменьшается конвективный коэффициент теплоотдачи (теплопередачи), входящий в критерий Нуссельта.

В работе [4] дается зависимость конвективного коэффициента теплоотдачи от атмосферного давления Р, которая в диапазоне изменения давлений в пределах от 10 до 10^-3 Па(примерно от 0,1 до 10 атм.) имеет вид:

где a_к0 и a_к - коэффициенты теплоотдачи соответственно при нормальном давлении Р_о и давлении Р,

n - показателъ степени критериального уравнения.

Так, например, при давлении 100 Па, что соответствует высоте, примерно, 50 км конвективный коэффициент теплоотдачи составляет только 3% от его значения при нормальном атмосферном давлении.

Лучистый же коэффициент теплоотдачи практически не зависит от давления. Следовательно, при давлениях Р < 100 Па теплообмен определяется как и в случае невесомости только тепловым излучением.

СОДЕРЖАНИЕ

Введение …………………………………..............................…..…3 1.Теплообмен конвекцией…..…….………………………………...3 1.1 Основные положения ……..…………………………………....3 1.2. Теплообмен при естественной конвекции …….…………...5 1.2.1. Коэффициент теплоотдачи неограниченных цилиндров ….8 1.2.2. Коэффициент теплоотдачи плоской и цилиндрической

поверхности..……….…………..…………………………...9

1.2.3. Коэффициент теплопередачи между двумя поверхностя-

ми ……..……………..………………………………..…...10 1.2.3.1. Коэффициент передачи плоских неограниченных

прослоек ……………………………….……………...…11 1.2.3.2. Коэффициент теплопередачи ограниченных прослоек.13 1.3. Теплообмен при вынужденном движении жидкости …….14 1.3.1. Коэффициент теплоотдачи при движении жидкости

вдоль плоской поверхности ………………………………...14

1.3.2. Коэффициент теплоотдачи при движении жидкости в

трубах ……………………………………………………16

1.3.3. Коэффициент теплоотдачи тел, омываемых потоком

воздуха.……………..…………………………………..…19

2. Лучистый теплообмен ……………………………………...20 2.1. Основные понятия и определения …………..…………..…20 2.2. Законы теплового излучения …………..………………..….21 2.3. Лучистый теплообмен неограниченных поверхностей.…25 2.3.2. Теплообмен излучением ограниченных поверхностей ….28 2.4. Влияние экранов на теплообмен излучением ……………....29 3. Теплообмен кондукцией ……………………………………29 3.1. Основные понятия. Закон Фурье …..……………………..29 3.2. Уравнение теплопроводности Фурье………………………...34 3.3. Тепловой поток через стенки ………………………………..38 3.3.1. Плоская стенка …….……………………………………..39 3.3. Цилиндрическая стенка ………………………………………41 3.4. Температурное поле тел с внутренними источниками

тепла ……………………..…………………..………………42

3.4.1. Плоская неограниченная стека..…..……………………..42 3.4.2. Параллелепипед ……….……………………….………….44 4. Сложный теплообмен …...…..………..…………….……….....46 4.1. Тепловой поток через стенки, разделяющие две среды.….46 4.2. Тепловой поток в стержнях и пластинах …………………50 4.2.1. Тепловой поток в стержнях...………….…………………51 4.2.2. Тепловой поток в пластинах …………...…………………53 4.2.2.1. Пластина в виде диска ……………………………………53 4.2.2.2. Прямоугольная пластина ………………………………...57 5. Особенности теплообмена в условиях невесомости и

пониженного атмосферного давления …………….……….…..60

Содержание ………………………………………….……………..63