WikiDer > Транспирационное охлаждение

Transpiration cooling

Транспирационное охлаждение это термодинамический процесс, где охлаждение достигается путем перемещения жидкости или газа через стенку конструкции для поглощения некоторой части тепловая энергия из конструкции одновременно активно сокращение конвективный и радиационный[1] поток горячего воздуха поступающие в конструкцию из окружающего пространства.[2]

Один из подходов к транспирационному охлаждению заключается в перемещении жидкости через небольшие поры во внешней стенке тела, ведущие к испарение жидкости в газ через физический механизм охлаждение испарением. Возможны другие подходы.[2][3]

Приложения

Транспирационное охлаждение используется в аэрокосмический промышленность, самолет[4] и ракетные двигатели.[5][6] В 2018 году исследователи из Оксфордский университет экспериментально тестировали транспирационное охлаждение как Система тепловой защиты за Гиперзвуковые аппараты такие как ракеты или космические самолеты.[7][3]

Транспирационное охлаждение - это один из множества методов охлаждения, которые можно использовать для уменьшения регенеративное охлаждение загружает в ракетные двигатели и впоследствии снизить потребность в порохе. Существуют и другие методы, такие как пленочное охлаждение, абляционное охлаждение, радиационное охлаждение, охлаждение радиатора и охлаждение отвала.[5]

Транспирационное охлаждение рассматривается для использования в космических аппаратах возвращение в атмосферу Земли в гиперзвуковой скорости, при которых транспирационно охлаждаемая внешняя оболочка может служить частью система тепловой защиты возвращающегося космического корабля.[8][9][1][10]SpaceX публично упомянули такую ​​систему в 2019 году для использования на своих Звездолет многоразовая вторая ступень и орбитальный космический корабль чтобы смягчить суровые условия входа в атмосферу. Конструктивная концепция предусматривала двойную оболочку из нержавеющей стали, с активной охлаждающей жидкостью, протекающей между двумя слоями, с некоторыми участками, дополнительно содержащими несколько небольших пор, которые могли бы обеспечить транспирационное охлаждение.[8][11][1]После проектирования и испытаний в наземных лабораториях SpaceX впоследствии заявила, что, хотя альтернативный подход к снижению теплового воздействия - с использованием недорогой керамической плитки на наветренной стороне Starship - разрабатывается,[12][13] В некоторых областях может использоваться транспирационное охлаждение. Ожидается, что некоторые детали дизайна будут опубликованы, так как Закон США не позволяет SpaceX публиковать такую ​​информацию.[14]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ а б c https://www.teslarati.com/spacex-ceo-elon-musk-starship-transpiring-steel-heat-shield-interview/ В архиве 2019-01-24 в Wayback Machine Генеральный директор SpaceX Илон Маск объясняет "просвечивающий" стальной теплозащитный экран Starship в вопросах и ответах], Эрик Ральф: Новости Teslarati, 23 января 2019 г., по состоянию на 30 января 2019 г.
  2. ^ а б Транспирационное охлаждение В архиве 2019-01-30 в Wayback Machine, Thermopedia.com, по состоянию на 30 января 2019 г.
  3. ^ а б Ифти, Хасан Саад; Германн, Тобиас; Макгилврей, Мэтью (15 сентября 2018 г.). «Определение характеристик потока проницаемых пористых сред для гиперзвуковых аппаратов». 22-я Международная конференция по космическим самолетам и гиперзвуковым системам и технологиям AIAA. Форум AIAA SPACE. Американский институт аэронавтики и астронавтики. Дои:10.2514/6.2018-5167. В архиве с оригинала на 2020-07-10. Получено 2020-07-08.
  4. ^ Системы транспирационного охлаждения турбин реактивных двигателей и гиперзвукового полета В архиве 2020-08-02 в Wayback Machine, по состоянию на 30 января 2019 г.
  5. ^ а б Обзор пленочного охлаждения жидкостных ракетных двигателей В архиве 2020-10-10 в Wayback Machine, С. Шинен, С. Шри Нидхи, 21 марта 2016 г., Propulsion and Power Research, 2018; 7 (1): 1–18
  6. ^ Воздействие транспирационного охлаждения на теплопередачу и производительность сопла В архиве 2019-03-27 в Wayback Machine, 1995, Д. Кинер, Дж. Ленерц, Р. Бауэрсокс и Дж. Боуман, Журнал космических аппаратов и ракет, Vol. 32, No. 6, pp. 981-985.https://doi.org/10.2514/3.26718
  7. ^ Hermann, T .; Ifti, H.S .; McGilvray, M .; Doherty, L .; Гераец, Р.П. (26 ноября 2018 г.). Характеристики перемешивания в гиперзвуковом обтекании модели с транспирационным охлаждением плоской пластины. В архиве из оригинала 10 октября 2020 г.. Получено 10 октября 2020.
  8. ^ а б Гебхардт, Крис (3 апреля 2019 г.). «Starhopper проводит испытания Raptor Static Fire». NASASpaceFlight.com. В архиве из оригинала 4 апреля 2019 г.. Получено 4 апреля 2019. Транспирационное охлаждение - это процесс перекачки охлаждающей жидкости - в данном случае жидкого метана - через структуру обшивки Starship для поглощения дополнительного тепла в определенных областях транспортного средства во время входа в атмосферу.
  9. ^ https://www.space.com/43101-elon-musk-explains-stronic-steel-starship.html В архиве 2019-02-03 в Wayback Machine Почему Илон Маск обратился к нержавеющей стали для космической ракеты Starship Mars], Майк Уолл, space.com, 23 января 2019 г., по состоянию на 30 января 2019 г.
  10. ^ "https://www.teslarati.com/spacex-starship-official-render/". В архиве из оригинала от 26.03.2019. Получено 2019-03-26. Внешняя ссылка в | название = (помощь)
  11. ^ SpaceX Starship будет «проливать воду» из крошечных дыр, говорит Илон Маск В архиве 2019-01-24 в Wayback Machine. Кристин Хаузер, Футуризм. 22 января 2019.
  12. ^ Могли сделать это, но мы разработали недорогие многоразовые плитки, которые намного легче, чем испарительное охлаждение, и довольно прочные. В архиве 2019-09-24 в Wayback Machine, Илон Маск, 24 сентября 2019 г., по состоянию на 24 сентября 2019 г.
  13. ^ Ральф, Эрик. «SpaceX тестирует керамические плитки теплозащитного экрана Starship на последних летных испытаниях Starhopper». Тесларати. В архиве из оригинала на 24 сентября 2019 г.. Получено 8 сентября 2019.
  14. ^ В: Вы все еще рассматриваете возможность испарительного охлаждения для наиболее уязвимых горячих точек или плитки теплозащитного экрана достаточно прочные? О: Это может быть использовано в некоторых областях. Законы ITAR не позволяют нам быть слишком конкретными в отношении решений. В архиве 2020-10-10 в Wayback Machine, Илон Маск, 9 октября 2020 г., по состоянию на 10 октября 2020 г.