Лучисто-кондуктивный теплообмен в устройствах космического аппарата тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.14 ВАК РФ
|
Соколов, Антон Николаевич
АВТОР
|
||||
|
кандидата технических наук
УЧЕНАЯ СТЕПЕНЬ
|
||||
|
Санкт-Петербург
МЕСТО ЗАЩИТЫ
|
||||
|
2011
ГОД ЗАЩИТЫ
|
|
01.04.14
КОД ВАК РФ
|
||
|
|
||||
На правах рукописи
ооьиии
Соколов Антон Николаевич
ЛУЧИСТО-КОНДУКТИВНЫЙ ТЕПЛООБМЕН В УСТРОЙСТВАХ КОСМИЧЕСКОГО АППАРАТА
Специальность: 01.04.14 - Теплофизика и теоретическая теплотехника
1 7 НОЯ 2011
АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук
Санкт-Петербург 2011
005000955
Работа выполнена на кафедре компьютерной теплофизики и знергофизического мониторинга Санкт-Петербургского национального исследовательского университета информационных технологий, механики и оптики.
Научный руководитель:
Официальные оппоненты:
кандидат технических наук, доцент Кораблев Владимир Антонович
доктор технических наук, профессор Яковлев Евгений Борисович
кандидат технических наук Лапковский Александр Янович
Ведущая организация:
ОАО «ЛОМО»
Защита состоится 6 декабря 2011 г. в 15^ на заседании диссертационного совета Д212.227.02 при Санкт-Петербургском национальном исследовательском университете информационных технологий, механики и оптики по адресу: 197101, Санкт-Петербург, Кронверкский пр., 49, ауд. 285.
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Санкт-Петербургского национального исследовательского университета информационных технологий, механики и оптики.
Автореферат разослан^ ноября 2011.
Ученый секретарь
диссертационного совета Д212.227.02 </-) |
доктор физико-математических наук, профессор Козлов С.А.
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность работы
Современная бортовая телевизионная космическая аппаратура представляет собой сложный комплекс, включающий в себя оптические, электронные, криогенно-вакуумные и другие устройства. Определяющую роль в тепловом режиме устройств бортовой аппаратуры играет лучисто-кондуктивный теплообмен. В данной работе рассмотрены вопросы, посвященные расчету кондуктивного и лучисто-кондуктавного теплообмена в сопряженных деталях, экспериментальному определению излучательных свойств материалов, имитации невесомости в наземных условиях.
Актуальность работы объясняется тем, что к современной космической аппаратуре предъявляют высокие требования по ресурсу и экономичности работы. Длительность эксплуатации современной космической аппаратуры в штатных условиях должна составлять не менее 15 лет, что влечег за собой более жесткие требования к тепловому режиму криогенных, электронных и оптических устройств, которые обеспечивают работу телевизионной аппаратуры. Тепловой режим указанных устройств зависит от таких параметров как излучательная способность поверхностей материалов и тепловые сопротивления между элементами конструкции. Бортовая телевизионная аппаратура работает в заданном интервале температур, поддерживаемым с помощью криогенной системы, экономичность работы которой зависит от ее энергоэффективности. Энергоэффективность криогенной системы также зависит от теплового режима се составных частей.
Составные части бортовой космической аппаратуры эксплуатируются в широком интервале температур. Одной из основных задач обеспечения теплового режима устройств бортовой аппаратуры и их составных частей является прогнозирование температурных полей в штатных условиях эксплуатации. Составными частями устройств бортовой аппаратуры являются сопряженные детали, характерные для оптических и криогеняо-вакуумных устройств, - это пластины и кольца, температурные поля и тепловые сопротивления которых необходимо знать. Расчет тепловых сопротивлений сопряженных деталей с помощью существующих методов может приводить к грубым ошибкам, что в условиях эксплуатации может повлиять на надежность изделия. При расчете теплообмена в устройствах бортовой аппаратуры необходимо знание излучательных свойств применяемых материалов в заданном диапазоне температур. Аналитические методы расчета излучательных свойств не в состоянии в полной мере учесть влияние таких факторов как шероховатость, способ обработки материала, покрытие и т.д. Имеющаяся информация об излучательных свойствах конструкционных материалов недостаточна, для применяемых в бортовой аппаратуре материалов и покрытий, данные не были найдены. В настоящее время единственным надежным источником информации об излучательной способности материалов является эксперимент.
Важным этапом наземной экспериментальной отработки устройств бортовой аппаратуры является создание условий, характерных для космоса, в частности, имитация невесомости. Для такого вида испытаний в наземных условиях характерны следующие особенности: сложная экспериментальная база, высокая стоимость, малая длительность. Имитация невесомости устройств бортовой аппаратуры моделируется снижением давления среды, окружающей или заполняющей объект испытаний, однако в имеющейся в настоящее время нормативно-технической документации не учитывается одновременное протекание тепловых и электрических высоковольтных процессов, что может привести к выходу из строя устройств бортовой аппаратуры.
Все вышеизложенные факты и явились основанием для формулировки цели исследования.
Цель работы состоит в разработке тепловой защиты и улучшении характеристик ее составных частей в криогенных, электронных и оптических устройствах бортовой аппаратуры космического назначения с длительным ресурсом работы.
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
1. Разработать методы расчета температурных полей и тепловых сопротивлений сопряженных деталей с учетом кондуктивного и лучисто-кондуктивного теплопереноса.
2. Провести анализ лучисто-кондуктивного теплопереноса в устройствах бортовой аппаратуры, на основе которого предложить методику выбора параметров среды для создания условий, имитирующих невесомость и методику проведения испытаний устройств бортовой аппаратуры в герметичном и негерметичном исполнении на теплоустойчивость, в условиях имитирующих невесомость.
3. Экспериментально определить излучательную способность, используемых в бортовой аппаратуре конструкционных материалов с различными покрытиями и видом обработки при температурах 35 - 120 °С.
Методы исследования, достоверность результатов
Теоретические исследования проведены с использованием дифференциального и интегрального исчисления, методов математической физики и численного анализа.
Экспериментальное определение излучательных способностей поверхностей материалов проводилось радиометрическим методом с помощью различных устройств. Для определения нормальной спектральной и нормальной интегральной излучательных способностей поверхностей материалов использовался инфракрасный термометр и актинометр соответственно. Полусферическая интегральная излучательпая способность поверхностей материалов определялась с помощью терморадиометра.
Достоверность полученных результатов подтверждена анализом погрешности измерений и сопоставлением результатов измерений с соответствующими значениями, взятыми из справочных данных.
Научная новизна работы
В процессе проведения исследований получены новые научные результаты прикладного и теоретического характера:
- метод расчета кондуктивных и лучисто-кондуктивных тепловых сопротивлений сопряженных деталей, характерных для оптических и криогенно-вакуумных устройств;
- методика выбора параметров среды для создания условий, имитирующих невесомость и методика проведения испытаний устройств бортовой аппаратуры в герметичном и пегермстичпом исполнении на теплоустойчивость, в условиях имитирующих невесомость;
- экспериментальные данные по нормальной спектральной, нормальной интегральной, полусферической интегральной пзлучательным способностям поверхностей сплавов алюминия, титана, железа с различными покрытиями и видом обработки и метод их определения.
Практическая ценность диссертационной работы состоит в том, что ее результаты позволяют обеспечить тепловой режим и повысить надежность устройств бортовой аппаратуры. Предложенная методика проведения испытаний устройств бортовой аппаратуры на имитацию невесомости может быть использована при их наземной экспериментальной отработке. Результаты работы могут быть использованы при разработке устройств авиационной и космической аппаратуры.
Внедрение результатов. Экспериментальные данные по пзлучательным способностям поверхностей материалов, полученные в данной работе, использовались в филиале ФГУП «ЦНИИ «Комета» «НПЦ ОЭКН» при выборе материалов на этапе конструирования устройств бортовой аппаратуры и при расчете теплообмена в устройствах космического аппарата. Предложенные методы расчета тепловых сопротивлений использовались при проектировании устройств бортовой аппаратуры на предприятиях: филиал ФГУП «ЦНИИ «Комета» «НПЦ ОЭКН» и ФГУП «НИИ Телевидения».
На защиту выносятся:
- метод расчета кондуктивных тепловых сопротивлений в сопряженных пластинах и кольцах;
- метод расчета лучисто-кондуктивных тепловых сопротивлений в сопряженных кольцах;
- методика выбора параметров среды для создания условий, имитирующих невесомость и методика проведения испытаний устройств бортовой аппаратуры в герметичном и негерметичном исполнении на теплоустойчивость, в условиях имитирующих невесомость;
экспериментальные данные по излучательной способности поверхностей сплавов алюминия, титана, железа с различными покрытиями и видом обработки и метод ее определения.
Апробация результатов работы
Основные результаты работы были представлены на 7 научных конференциях: IV международной научно-технической конференции молодых
специалистов и ученых алюминиевой, магниевой и электродной промышленности (Санкт-Петербург, 2003); И, IV всероссийских конференциях по проблемам термометрии «Температура 2004», (Обнинск, 2004), «Температура 2011» (Санкт-Петербург, 2011); VIII всероссийской межвузовской конференции молодых ученых, СПбГУ ИТМО, (Санкт-Петербург, 2011); XXXVIII, XXXIX, XL научных и учебно-мегодическнх конференциях СПбГУ ИТМО (Санкт-Петербург, 2009,2010,20И).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 5 статей в изданиях, рекомендованных ВАК Минобрнауки России, 1 работа в трудах всероссийских научно-технических конференций.
Структура и объем диссертации
Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы, включающего 147 наименований, и приложений. Основная часть работы изложена на 145 страницах печатного текста. Работа содержит 40 рисунков и 30 таблиц.
СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
Во введении обоснована актуальность темы диссертации, формулируются цели и задачи исследования, приводится краткая аннотация содержания работы по разделам, указана научная новизна и практическая значимость результатов, приводятся положения, выносимые на защиту.
В первой главе дан обзор литературы по методам измерения излучательной способности поверхностей материалов, расчету температурных полей и тепловых сопротивлений в сопряженных деталях, методам имитации невесомости в наземных условиях, теплообмену в воздушных прослойках при атмосферном давлении и в условиях разрежения.
В обзоре литературы, посвященном расчету температурных полей и кондуктивных тепловых сопротивлений в сопряженных деталях показано, что основное внимание в таких деталях уделяется задачам контактного теплообмена и теплообмену в условиях, когда тепловой поток распространяется перпендикулярно границе раздела деталей. Для других случаев распространения теплового потока в сопряженных деталях данный вопрос исследован не полностью.
В обзоре литературы, посвященном лучисто-кондуктивному теплообмену в сопряженных деталях, показано, что в большинстве задач рассматривается только лучистый теплообмен между деталями или лучнето-кондукгивный теплообмен, но при этом не учитывается перетекание тепла от одной детали к другой, что позволяет ограничиться решением либо системы интегральных уравнений, либо решением одного нелинейного интегро-дифференциального уравнения. Показано, что основная часть работ по данной проблеме посвящена теплообмену в радиаторах, основная задача которых отвести максимальное количество тепла, тогда как, в криогенной и вакуумной технике, сопряженные детали, между которыми осуществляется лучисто-кондукгивный теплообмен,
являются «тепловыми развязками», основная задача которых уменьшить перенос тепла от одной детали к другой. В литературе не было найдено работ, посвященных данному вопросу.
В обзоре литературы, посвященном теплообмену в воздушных прослойках при атмосферном давлении и в условиях разрежения., проведено сопоставление и анализ корреляционных зависимостей и экспериментальных данных по теплообмену в воздушных плоских прослойках. Выбрано соотношение для расчета теплообмена, которое удовлетворительно описывает результаты экспериментов в условиях разрежения и при нормальном атмосферном давлении. В дальнейшем данное соотношение используется для выбора параметров имитации невесомости.
В обзоре литературы, посвященном имитации условий невесомости рассмотрены методы имитации невесомости в наземных условиях. Показано, что основной метод имитации невесомости для бортовой аппаратуры - это помещение исследуемого объекта в вакуумную камеру или разрежение внутри объекта. В нормативно-технической документации по данному вопросу не учитываются условия теплообмена, соответствующие штатным режимам эксплуатации, не даны критерии для оценки и выбора параметров имитации невесомости в рабочем интервале температур в зависимости от габаритов устройств и их электрических характеристик.
В обзоре литературы, посвященном методам измерения излучательной способности поверхностей материалов, приведена классификация методов, указаны их основные недостатки и достоинства. В проведенном обзоре показано, что большинство методов определения излучательной способности при температурах, близких к комнатной, требуют специально изготовленных устройств или сложных методик проведения измерений. Указывается на недостаток экспериментальных данных по излучательным свойствам материалов, их расхождение в разных справочных изданиях, вследствие чего возникает необходимость экспериментального определения излучательной способности поверхностей материалов.
Во второй главе рассмотрен кондуктивный теплообмен в сопряженных деталях, характерных для оптических и криогенно-вакуумных устройств.
Приводится математическая модель кондуктивной теплопередачи в сопряженных пластинах (рис.1) и кольцах (рис.2) при различном распространении теплового потока. Получены решения для наиболее часто встречающихся случаев. Для соединений пластин, изображенных на рис. 1, математическая модель имеет вид:
* 0)
к
где г,(д.), ¡г{х) - температуры пластин 1 и 2 соответственно, К; Ь:2 =——;
ХД.
Х1 - коэффициент теплопроводности, Вт/(м-К); - толщина деталей, м, / = 1, 2; ка - коэффициент теплопередачи между деталями, Вт/(м2-К).
Рис.1 Соединения внахлест пластин 1 и 2 с теплопроводящей прослойкой между ними при одинаковом (а) и противоположном (б) направлениях тепловых потоков, протекающих в обеих пластинах. Стрелкой показано направление распространения теплового потока.
Граничные условия для случая, когда тепловой поток протекает в одном направлении в сопряженных пластинах (рис. 1а):
| 1 , ах
зс = 0
Л,
Х = Ь
= 0, ^ ск
х = 0
= 0, и
х = Ь
(2)
Граничные условия для случая, когда тепловой поток протекает в противоположных направлениях в сопряженных пластинах (рис.1б):
1 с!х ¡х = 0
Ф,
Л,
с!х
х = Ь
= 0, и
= 0
сЬ, с1х
х = 1
= 0,
(3)
где Ф - тепловой поток, поступающий в деталь 1; /оз - температура торца детали 2, через который тепловой поток выходит; - площадь поперечного сечения детали 1, м2; Ь - длина пластин, м.
Введем следующие обозначения, которые будут использоваться в выражениях для тепловых сопротивлений:
Й,=т4г, = (4)
у-'
2 2
где Л, и Л, представляют собой тепловые сопротивления пластин между торцами при отсутствии теплообмена на образующих поверхностях, К/Вт; Р2 -
„ - 3
площадь поперечного сечения детали 2, м; 0,=— представляет собой
■Я,
тепловую проводимость прослойки между образующими поверхностями пластин, В г/К; ^ - Ш - площадь соприкосновения деталей, м2.
Тепловые сопротивления для данной задачи определяются из выражений: а) тепловое сопротивление Я, при одинаковом направлении тепловых потоков в пластинах (рис. 1а):
: = О
х = 1
Л, Л,
Д.+Л,
л/^(л, +л7) iiл
ф
Л.
1+
Л,
+ 1
(5)
(6)
б) тепловое сопротивление й/( при встречном направлении тепловых потоков в пластинах (рис.1б):
= 0
х = 0
Ф
(7)
(8)
Другим часто встречающимся случаем теплообмена в элементах конструкции является кондуктивная теплопередача в сопряженных кольцах (рис.2).
Рис. 2 Соединения внахлест двух соосных колец с теплопроводящей прослойкой между ними при одинаковом (а) и противоположном (б) направлениях тепловых потоков, протекающих в обоих кольцах.
Математическая модель для сопряженных колец имеет вид:
Л, I л. , 2, ч „ + , ) = о,
аг г с1г
й7и 1 Л, ,2/ \ А
Граничные условия для случая, когда тепловой поток протекает в одном направлении в сопряженных кольцах (рис.2а), имеют вид:
г = г,
Л
= ф, —1 йг
г = г
= 0, &
= 0,
(10)
Граничные условия для случая, когда тепловой поток протекает в противоположных направлениях в сопряженных кольцах (рис.2б):
-у?
= Ф,
Л,
йг
= 0, ^ г = г, ¿й-
г - г,
= 0, и
г = к
(11)
где г,(г), /2(г) - температуры колец 1 и 2 соответственно, К.
Тепловые сопротивления в сопряженных кольцах определяются из выражений:
а) одинаковое направление тепловых потоков в кольцах (рис.2а):
и
Яг-
1
2тй262 1 + £
Ф
1 (1 В
--!- + -
1 ь„.
'2 У
(12) (13)
б) встречное направление тепловых потоков в кольцах (рис.2б):
- г,
Ф Ь, 5,
(14)
(15) Х.,8,
б,2 А252
где в соотношениях (13), (15) введены следующие обозначения: С = —
/0, - модифицированные функции Бесселя нулевого порядка; /,, А', -модифицированные функции Бесселя первого порядка.
На основании полученных расчетных соотношений были разработаны рекомендации, использованные при конструировании устройств бортовой аппаратуры.
В третьей главе рассмотрен лучисто-кондуктивный теплообмен в сопряженных кольцах, характерных для деталей типа сильфона и бленды. Приведена тепловая и математическая модель теплопередачи в трех сопряженных кольцах (рис.3) при диффузном и зеркальном отражении от поверхностей колец.
Система нелинейных интегро-дифференциальных уравнений, описывающая лучисто-кондуктивный теплообмен между тремя сопряженными кольцами, была получена при следующих основных допущениях: теплообмен с окружающей средой отсутствует, теплофизические свойства материалов колец не зависят от температуры; толщина всех колец одинакова; поверхности колец параллельны друг другу и являются «серыми»; теплообмен между кольцами осуществляется только излучением и теплопроводностью через кольца.
Математическая модель теплопередачи между диффузно излучающими и диффузно отражающими поверхностями колец в безразмерном виде:
(1\ Ы9, л4 е,р, '/¿20,
—г +--1 = е,Лг Й,--с.^ +-1и- —^ +--Ч^сд» ^ ,
(1%2 ^ ' я ' ' 2 е2 Д^2
I ¿0, „ , V 4 , е,р, '/с/20. 1 Л)Л ,
/Я? 2 гс 2 2 " 1 ' с, Д с!Е2 ^ J
Математическая модель теплопередачи между диффузно излучающими и зеркально отражающими поверхностями колец в безразмерном виде:
Л20, 1 ¿0, —г +--1 = е1Л'
ае § ^ ' л
в,4 - <ёр?р; ■^ч,.
л2е2 11 ае;
(17)
1
—3- +----{.Л'.
Граничные условия имеют вид:
а)
4 = 4/
= 1 О,
с!в[
4 = 1 "4=1' ¿4
¿/е2
4=Г ¿4 4=1'
4 = У
_ ¿е3
4 = 4/ ¿4 ¡4 = 4' ¿4
¡;=»у
-в,
4=1 б)
Рис.3 Силъфон (а) и элемент сильфона (б).
гр I 2
В соотношениях (16)-(18) введены обозначения: £ = —: N - ао «Л. •
/-, гс Х8 '
г »Г,
1|/= —; 0 = ст0- постоянная Стефана-Больцмана, Вт/(м2-К4); и-количество
■'О!
7*
отражений; 0, =—'--относительная температура кольца, е - излучательная
01
способность поверхности кольца, р,- отражательная способность поверхности кольца, где ¿=1, 2, 3 - номер кольца. Соотношения для дифференциальных угловых коэффициентов приведены б тексте диссертации.
Распределение относительной температуры 9 колец от безразмерного радиуса 4 для диффузного и зеркального отражения найдено методом конечных разностей и представлено на рис.4.
Лучисто-кондуктивное тепловое сопротивление трех сопряженных колец
/
1 0, 4 = у - е3 4 = 1
2П\\!\Ъ ¿е,
V 4=ц/
В табл. 1 представлены значения тепловых сопротивлений сопряженных колец Яа и Я:, соответствующие диффузному и зеркальному отражению, вычисленные по формуле 09); И,с - тепловое сопротивление между сопряженными кольцами, вычисленное методом теории «тепловых цепей», К/Вт; К,. - кондуктивное тепловое сопротивление сопряженных колец, К/Вт.
Таблица 1. Тепловые сопротивления сопряженных колец
еь £2? £з Яс К/Вт К„ К/Вт Кг,, К/Вт Кс, К/Вт
Г 0,9 0,064 1,33 1,34 1,34 1,38
0,1 0,064 1,36 1,37 1,38
0,9 0,51 7,90 8,65 9,19 11,03
0,1 0,51 8,93 9,98 10,88
0,9 2,55 22,28 23,31 32,33 55,16
ОД 2,55 32,88 36,87 51,58
Как видно из результатов расчетов, тепловое сопротивление сопряженных колец зависит от типа отражения и при больших значениях параметра Л'ге значительно отличается от теплового сопротивления, рассчитанного методом теории «тепловых цепей». Критерием эффективности «тепловой развязки» может являться отношение лучисто-кондуктивного теплового сопротивления к кондуктивиому тепловому сопротивлению сопряженных колец, чем ближе данное отношение к единице, тем эффективнее «тепловая развязка».
Рис.4. Зависимость относительной температуры от безразмерного радиуса, где сплошная линия - зеркальное отражение, штриховая линия - диффузное
отражение.
На основании предложенного метода расчета тепловых сопротивлений были разработаны рекомендации, использованные при конструировании «тепловых развязок» а виде сильфонов в криогенных устройствах.
В четвертой главе представлены результаты расчетов и анализ лучисто-кондуктивного теплообмена в воздушных прослойках при нормальном атмосферном давлении и в условиях разрежения. В главе предложены методика и соотношения для выбора параметров среды при проведении испытаний радиоэлектронной аппаратуры в герметичном и негерметичном исполнении на имитацию невесомости. Приведена верхняя граница для проведения испытаний на имитацию невесомости высоковольтной радиоэлектронной аппаратуры.
В основе предложенной методики испытаний радиоэлектронной аппаратуры на имитацию невесомости лежит создание условий, при которых конвекция пренебрежимо мала по сравнению с другими видами теплопередачи. Современная радиоэлектронная аппаратура характеризуются плотной компоновкой, расстояние между соседними печатными платами и конструктивными элементами составляет от нескольких миллиметров до нескольких сантиметров. Конвективный теплообмен характеризуется числом Рэлея Яа, при числе Рэлея Ла<К)' теплообмен в газовой прослойке определяется теплопроводностью и излучением.
На основе молекулярно-кинетической теории и теории теплообмена получено соотношение для числа Рэлея, используя которое можно выбрать параметры среды (давление, температура, газ) для проведения испытаний на имитацию невесомости, с учетом конструктивных размеров и особенностей эксплуатации радиоэлектронного аппарата. Число Рэлея можно представить в виде:
( С V ДГ '+ —
Яа = О- 5У < 103, (20)
_ еу■л"'та4 . ,
где 12 = ——— - коэффициент, включающий в себя фундаментальные Лл
К*
постоянные и параметры газа, для воздуха коэффициент О = 3,9-107 —г—-;
м Па"
у - показатель адиабаты; о - эффективный диаметр молекулы газа, м; гп -масса молекулы газа, кг; к - постоянная Больцмаиа, Дж/'К; С3 - постоянная С'азерленда, К; Т - средняя температура газа в прослойке, К; § - ускорение свободного падения, м/с2; р - давление газа в прослойке, Па; 5 - толщина
9у~5
газовой прослойки, м; /е=—-— - коэффициент Эйкена; АТ - перепад
температуры между стенками, К.
Сравнение соотношения (20) с числом Рэлея для воздуха, вычисленным по справочным данным с учетом зависимости свойств от температуры, в
рабочем интервале температур эксплуатации радиоэлектронной аппаратуры от -50 до 85 °С, показало, что погрешность не превышает 3,5 %.
На основе уравнений теплообмена и соотношения (20) было проведено сравнение лучистой, конвективной и кондуктивной составляющих теплообмена внутри плоской воздушной прослойки для рабочего интервала температур электронного блока в интервале давлений 1 - 1,013-10э Па. В результате расчетов показано, что при температуре 40 °С и давлении менее 500 Па для воздушной прослойки до 0,4 м (характерные размеры электронного блока) и перепаде температур меньше 10 К, основным видом теплопереноса является теплопроводность через газ и излучение. При температуре 40 °С и давлении менее 3 Па, лучистый теплоперенос является определяющим внутри воздушной прослойки для характерных размеров электронного блока.
Схематичное изображение стенда для проведения испытаний электронных блоков на имитацию невесомости показано на рис.5.
Рис. 5. Стенд для испытаний на имитацию невесомости электронных блоков в негерметичном исполнении, где 1 - теплопроводная пластина (или тепловая сотопанель); 2 - вакуумный колпак; 3 - электронный блок: 4 - трубки теплообменника, через которые прокачивается жидкость; 5 -теплоизоляционный кожух; 6 - пульт управления электронным блоком; 7 -термостат; 8 - персональный компьютер; 9 - откачной пост.
В данной главе приведено соотношение, связывающее напряжение пробоя, числа Рэлея и Кнудсена. Верхняя граница, соответствующая числу Лд=103, для проведения испытаний высоковольтной аппаратуры на имитацию невесомости в рабочем интервале температур и давлений в приближении Таунсенда имеет вид:
9
т
31,62 Кп^
где ипр - напряжение электрического пробоя, В; {/„,„ - минимальное напряжение электрического пробоя, В; Кп„„„ - число Кнудсена, соответствующее минимальному значению (рф „,-,„; (1 - расстояние между электродами, м; Кщ, Ка.) - числа Кнудсена и Рэлея при атмосферном давлении.
На основе приведенных выше соотношений, проведены расчеты, в результате которых показано, что испытания высоковольтной аппаратуры (до 1500 В) можно проводить при давлении не менее 3-Ю4 Па.
Параметры среды (температура, давление, газ) для имитации невесомости выбираются из уравнений теплопередачи и соотношений (20), (21), исходя из геометрических особенностей электронного блока, условий эксплуатации при штатной работе, электрических характеристик.
Пятая глава диссертации посвящена исследованию излучательной способности конструкционных материалов с различными покрытиями и видом обработки. В главе приведено описание экспериментальных установок, на которых проводились измерения излучательных способностей поверхностей материалов, и представлены результаты экспериментальных исследований излучательной способности для сплавов алюминия, титана и железа с различными покрытиями и видом обработки, а также стекла и алюминия. Результаты измерений и сопоставление со справочными данными приведены в тексте диссертации.
Направленная интегральная и направленная спектральная излучательные способности поверхностей материалов определялись радиометрическим методом в стационарном тепловом режиме в интервале температур 60 - 120 °С. Измерения излучательной способности поверхностей материалов были проведены на 21 образце. Образцы представляли собой металлические пластины размером 100x200x10 мм, половина одной из поверхностей пластины зачернялась с помощью сажи.
Направленная интегральная излучательная способность поверхностей материалов определялась с помощью актинометра. Расчетное соотношение для направленной интегральной излучательной способности еш имеет вид:
е(,=С§й". (22)
эт
где - излучательная способность зачерненной поверхности образца; Е„бр-показания актинометра, при направлении его на исследуемую поверхность, мВ; Е„, - показания актинометра при направлении его на зачерненную поверхность образца, мВ.
Направленная спектральная излучательная способность поверхностей материалов определялась из соотношения (23), полученного с учетом следующих основных допущений: окружающая среда рассматривалась как абсолютно черное тело со степенью черноты, равной единице и эффективной температурой, равной температуре окружающей среды; поверхность образца рассматривалась как «серая» диффузно излучающая поверхность, подчиняющаяся законам Кирхгофа и Ламберта.
Уравнение теплового баланса между образцом, ИК термометром и окружающей средой имеет вид:
еглсто^4 + = + Р»/- (е^с°Г4 + Р«.стоС). (23) где £Х/1 - измеряемая нормальная спектральная степень черноты поверхности образца; Тобр - температура образца, измеряемая с помощью термоэлектрического термометра, К; Тср - температура окружающей среды, измеряемая ртутным термометром, К; епр - степень черноты приемника, равная 0,95; р,Л - полусферически-направленная интегральная отражательная способность поверхности образца; Тпр - температура образца, измеряемая ИК термометром, К; рпр - отражательная способность приемника, равная Рпр ~ ' — £лр ■
После преобразований соотношение (23) примет вид:
Ы>р
Был проведен анализ погрешности измерений излучательной способности поверхностей матери&тов. Погрешность измерений нормальной интегральной излучательной способности поверхностей материалов не превышает 10 %. Максимальная погрешность измерения нормальной спектральной излучательной способности поверхностей материалов не превышает 10,5 %.
В качестве измерительного прибора для определения полусферической интегральной излучательной способности поверхностей материалов использовался терморадиометр. Измерения излучательной способности поверхностей материалов были проведены на 15 образцах, которые представляли собой диски диаметром 50 мм. Результаты измерений и сопоставление со справочными данными приведены в тексте диссертации. Погрешность измерений полусферической интегральной излучательной способности поверхностей материалов не превышает 4 %.
Экспериментальные результаты по излучательным способностям поверхностей материаюв были использованы при выборе материалов для устройств космической техники и расчете их тепловых режимов.
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ
Основные выводы проведенных исследований заключаются в следующем:
1. Разработан метод расчета температурных полей и кондуктивных тепловых сопротивлений для соединений в виде сопряженных пластин и колец, используемых в оптических и криогенно-вакуумных устройствах.
2. Разработан метод расчета температурных полей и лучнсто-кондуктивных тепловых сопротивлений для соединений в виде сопряженных колец, используемых в оптических и криогенно-вакуумных устройствах.
3. Разработаны методика выбора параметров среды для создания условий, имитирующих невесомость и методика проведения испытаний устройств бортовой аппаратуры в герметичном и негерметичном исполнении на теплоустойчивость, в условиях имитирующих невесомость.
4. Экспериментально определены излучательные способности, используемых в бортовой аппаратуре материалов с различными покрытиями и видом обработки при температурах 35-120 °С.
5. Разработанные методы расчета кондуктивного и лучисто-кондуктивного теплопереноса в сопряженных деталях и в воздушных прослойках, а также экспериментально полученные излучательные способности материалов использованы при конструировании и наземной экспериментальной отработке устройств бортовой аппаратуры космического назначения.
Опубликованные работы по теме диссертации в изданиях, рекомендованных ВАК:
1. Волков Д.П., Кораблев В.А., Макаров Д.С., Соколов А.Н., Шаркав A.B. Стенд для испытаний приборов и средств защиты на устойчивость к мощным тепловым воздействиям // Приборы. 2004. №6 . С. 46-48.
2. Лазуренко Н.В., Пилипенко Н.В., Соколов А.Н. Тепловой режим воздухо-опорных сооружений // Приборы. 2004. №12. С. 34-37.
3. Кораблев В.А., Мишин Д.А., Соколов А.Н., Шарков A.B. Устройство для измерения тепловых потоков с поверхности тепловыделяющего элемента // Научно-технический вестник СПб ГУ ИТМО. №3 (61 ). 2009. С.48-52.
4. Соколов А.Н., Тарновсюш H.H. Тепловые сопротивления неразъемных соединений элементов конструкций // Изв. вузов. Приборостроение. 2010. Т. 53, №1. С. 70-75.
5. Кораблев В.А., Соколов А.Н., Сухарев КН., Харламов Ю.А., Шарков A.B. Устройство для измерения теплового потока // Приборы. 2011. №9. С. 20-23.
и в других изданиях:
6. МинкинД.А., Соколов А.Н. Метод исследования теплового потока с поверхности летательного аппарата // Сб. трудов VI всероссийской межвузовской конференции молодых ученых «Оптоинформатика, ианосистемы и теплотехника», СПб.: СПбГУ ИТМО, 2009. Вып.З. С. 228-232.
Тиражирование и брошюровка выполнены е учреждении «Университетские телекоммуникации» 197101, Санкт-Петербург, Саблинская ул.. .14 Тел. (812) 233 46 69. Объем 1,0 у .пл. Тираж 100 экз.
Список сокращений.
Перечень основных условных обозначений.
Введение.
Глава 1. Теплообмен в устройствах космического аппарата.
1.1 Постановка задачи.
1.2 Теплопередача в соединениях.
1.3 Имитация невесомости в наземных условиях.
1.4 Теплообмен в газовых прослойках при атмосферном давлении и в условиях разрежения.
1.5 Радиационные свойства материалов и экспериментальные методы их исследования.
1.5.1 Калориметрические методы.
1.5.2 Радиометрические методы.■.
Выводы.
Глава 2. Кондуктивные тепловые сопротивления сопряженных деталей.
2.1 Постановка задачи.
2.2 Тепловые сопротивления сопряженных пластин.
2.3 Тепловые сопротивления сопряженных колец.
Выводы.
Глава 3. Лучисто-кондуктивные тепловые сопротивления сопряженных колец.
3.1 Постановка задачи.
3.2 Лучисто-кондуктивная теплопередача между сопряженными кольцами
3.3 Теплопередача между диффузно отражающими сопряженными кольцами
3.3.1 Вывод системы уравнений.
3.3.2 Система уравнений в конечно-разностной форме.
3.4 Теплопередача между зеркально отражающими сопряженными кольцами 80 3.4.1 Вывод системы уравнений.
3.4.2 Система уравнений в конечно-разностной форме.
3.5 Результаты расчетов и их анализ.
Выводы.
Глава 4. Имитация невесомости в устройствах бортовой аппаратуры.
4.1 Штатные условия эксплуатации бортовой аппаратуры и ее наземная экспериментальная отработка.
4.2 Число Рэлея.
4.3 Соотношения для расчета теплообмена в газовой прослойке.
4.4 Теплообмен в газовой прослойке при атмосферном давлении.
4.5 Теплообмен в воздушной прослойке при пониженном давлении.
4.6 Соотношения для имитации невесомости высоковольтной аппаратуры.
4.7 Методика наземных испытаний электронных блоков в условиях, имитирующих невесомость.
Выводы.
Глава 5. Излучательные способности поверхностей конструкционных материалов.
5.1 Постановка задачи.
5.2 Нормальная интегральная и нормальная спектральная излучательные способности поверхностей материалов.
5.2.1 Экспериментальная установка.
5.2.2 Методика проведения эксперимента.
5.2.3 Результаты измерений.
5.3 Полусферическая интегральная излучательная способность поверхностей материалов.
5.3.1 Устройство терморадиометра.
5.3.2 Методика проведения эксперимента.
5.3.3 Результаты измерений.
Выводы.
Современная бортовая телевизионная космическая аппаратура представляет собой сложный комплекс, включающий в себя оптические, электронные, криогенно-вакуумные и другие устройства. Определяющую роль в тепловом режиме устройств бортовой аппаратуры играет лучисто-кондуктивный теплообмен. В данной работе рассмотрены вопросы, посвященные расчету кондуктивного и лучисто-кондуктивного теплообмена в сопряженных деталях, экспериментальному определению излучательных свойств материалов, имитации невесомости в наземных условиях.
Актуальность работы объясняется тем, что к современной космической аппаратуре предъявляют высокие требования по ресурсу и экономичности работы. Длительность эксплуатации современной космической аппаратуры в штатных условиях должна составлять, не менее 151 лет, что влечет за собой более1 жесткие требования к тепловому режиму криогенных, электронных и оптических устройств, которые обеспечивают работу телевизионной аппаратуры. Тепловой режима указанных устройств зависит от таких параметров как излучательная способность поверхностей материалов и тепловые сопротивления между элементами конструкции. Бортовая телевизионная аппаратура работает в заданном интервале температур, поддерживаемым с помощью криогенной системы, экономичность работы которой'зависит от ее энергоэффективности. Энергоэффективность криогенной системы также зависит от теплового режима ее составных частей.
Составные части бортовой космической аппаратуры эксплуатируются в широком интервале температур. Одной из основных задач обеспечения теплового режима' устройств бортовой аппаратуры и их составных частей является прогнозирование температурных полей в штатных условиях эксплуатации. Составными частями устройств бортовой аппаратуры являются сопряженные детали, характерные для оптических и криогенно-вакуумных устройств, - это пластины и кольца, температурные поля и тепловые сопротивления которых необходимо знать. Расчет тепловых сопротивлений сопряженных деталей с помощью существующих методов- может приводить к грубым ошибкам, что в условиях эксплуатации может повлиять на надежность изделия^ При расчете теплообмена в устройствах бортовой аппаратуры необходимо знание излучательных свойств применяемых материалов в заданном диапазоне температур. Аналитические методы расчета излучательных свойств не в состоянии в1 полной мере' учесть влияние таких факторов как шероховатость, способ' обработки материала; покрытие и т. д. Имеющаяся информация об' излучательных свойствах- конструкционных материалов недостаточна,, для применяемых в бортовой, аппаратуре материалов и покрытий, данные не были« найдены. В! настоящее время единственным надежным источником информацию об излучательной способности материалов является эксперимент.
Важным этапом наземной экспериментальной отработки устройств бортовой аппаратуры является создание условий; характерных для космоса, в частности, имитация невесомости. Для такого вида испытанию в наземных условиях характерны следующие особенности: сложная! экспериментальная база, высокая стоимость, малая.длительность. Имитация невесомости устройств» бортовой аппаратуры моделируется снижением давления среды, окружающей или заполняющей объект испытаний, однако * в имеющейся в настоящее время нормативно-технической- документации не учитывается одновременное протекание тепловых и электрических высоковольтных процессов, что может привести к выходу из строя устройств бортовой аппаратуры.
Все вышеизложенные* факты и явились основанием для* формулировки цели исследования.
Цель работы, состоит в разработке тепловой защиты и улучшении характеристик ее-составных частей в криогенных, электронных и оптических устройствах бортовой аппаратуры космического назначения с длительным ресурсом работы.
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
1. Разработать методы расчета температурных полей и тепловых сопротивлений сопряженных деталей с учетом кондуктивного и лучисто-кондуктивного теплопереноса. я
2. Провести анализ лучисто-кондуктивного теплопереноса в устройствах ; бортовой аппаратуры, на основе которого предложить методику выбора параметров среды для создания условий, имитирующих невесомость и методику проведения испытаний устройств бортовой аппаратуры в герметичном и негерметичном исполнении на теплоустойчивость, в условиях имитирующих невесомость.
3. Экспериментально определить излучательную способность, используемых в. I бортовой аппаратуре конструкционных материалов с различными покрытиями' и видом обработки при температурах 35 - 120 °С.
Методы исследования, достоверность результатов
Теоретические исследования. проведены с использованием дифференциального и- интегрального исчисления, методов математической физики и численного анализа.
Экспериментальное определение излучательных способностей поверхностей1 материалов проводилось радиометрическим методом с помощью различных устройств. Для определения нормальной спектральной и нормальной интегральной излучательных способностей поверхностей материалов использовался инфракрасный термометр и актинометр соответственно. Полусферическая интегральная излучательная способность поверхностей материалов определялась с помощью терморадиометра.
Достоверность полученных результатов подтверждена анализом погрешности измерений и сопоставлением результатов измерений с соответствующими значениями, взятыми из справочных данных.
Научная новизна работы
В процессе проведения исследований получены новые научные результаты прикладного и теоретического характера:
- метод расчета кондуктивных и лучисто-кондуктивных тепловых сопротивлений сопряженных деталей, характерных для оптических т криогенно-вакуумных устройств;,
- методика выбора параметров среды для; создания, условий; имитирующих невесомость- и методика« проведения- испытаний устройств, бортовой аппаратуры в герметичном и негерметичном исполнении на теплоустойчивость, в условиях имитирующих невесомость;
- экспериментальные: данные по нормальной спектральной, нормальной интегральной^ полусферической интегральной; излучательным способностям поверхностей' сплавов алюминия; титана; железа с различными покрытиями и видом обработки и метод их определения.
Практическая ценность диссертационной работы состоит в том, что ее результаты, позволяют' обеспечить тепловой: режим- и повысить надежность устройств бортовой аппаратуры. Предложенная методика проведения испытаний устройств?; бортовой аппаратуры на имитацию невесомости может быть использована при их. наземной-экспериментальной* отработке. Результаты работы могут быть использованы при разработке устройств авиационной и* космической аппаратуры.
Внедрение результатов., Экспериментальные данные по излучательным способностям: поверхностей материалов,, полученные В; данной работе, использовались в филиале - ФГУП «ЦНИИ «Комета» «НПЦ ОЭКН» при выборе материалов на этапе конструирования устройств бортовой аппаратуры и при расчете теплообмена в устройствах космического аппарата. Предложенные методы расчета тепловых сопротивлений; использовались при проектировании устройств» бортовой аппаратуры на предприятиях: филиал ФГУП «ЦНИИ «Комета» «НПЦ ОЭКН» и ФГУП «НИИ Телевидения».
На защиту выносятся:
- метод расчета кондуктивных тепловых сопротивлений в сопряженных пластинах и кольцах;
- метод расчета лучисто-кондуктивных тепловых сопротивлений в сопряженных кольцах;
- методика выбора параметров среды для создания условий, имитирующих невесомость и методика проведения испытаний устройств бортовой аппаратуры в- герметичном и негерметичном исполнении на теплоустойчивость, в условиях имитирующих невесомость; экспериментальные данные по ■ излучательной способности поверхностей сплавов алюминия, титана, железа с различными покрытиями и-видом обработки и метод ее определения.
Апробация результатов работы
Основные результаты- работы были представлены на 7 научных конференциях: IV международной научно-технической конференции молодых специалистов и ученых алюминиевой; магниевой и электродной промышленности (Санкт-Петербург, 2003); И, IV всероссийских конференциях по проблемам термометрии «Температура 2004», (Обнинск, 2004), «Температура 2011» (Санкт-Петербург, 2011); VIII- всероссийской межвузовской конференции молодых ученых, СПбГУ ИТМО, (Санкт-Петербург, 2011); XXXVIII, XXXIX, XL научных" и учебно-методических конференциях СПбГУ ИТМО (Санкт-Петербург, 2009, 2010, 2011).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 5 статей в изданиях, рекомендованных ВАК Минобрнауки России, 1 работа в трудах всероссийских научно-технических конференций.
Структура и объем диссертации
Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы, включающего 147 наименований и приложений. Основная часть
Выводы
1. Собрана экспериментальная установка для> определения нормальной интегральной и нормальной спектральной- излучательной способности' поверхностей^ материалов, позволяющая проводить измерения степени черноты в интервале температур от 60 до 120 °С. Погрешность результатов измерений не превысила 10;5%.
2. На данной установке определены интегральные и спектральные излучательные способности 21 различных образцов в указанном' интервале температур. Результаты измерений излучательной способности некоторых из материалов не были найдены в литературных источниках и являются новыми.
3. Определены полусферические интегральные излучательные способности 15 различных образцов; результаты измерений некоторых из них являются новыми.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
1. Разработан метод расчета кондуктивных тепловых сопротивлений сопряженных деталей в виде пластин и колец, соединенных внахлест.
2. Разработан метод расчета лучисто-кондуктивных тепловых сопротивлений соединенных колец при диффузном и зеркальном отражении между ними.
3. Предложена методика выбора параметров среды для создания условий, имитирующих невесомость и методика проведения испытаний устройств бортовой аппаратуры в герметичном и негерметичном исполнении на теплоустойчивость, в условиях имитирующих невесомость.
4. Получены экспериментальные данные по спектральной и интегральной нормальным излучательным способностям поверхностей материалов с различными покрытиями и видом обработки и предложен метод их измерения.
5. Получены экспериментальные данные по полусферической интегральной излучательной способностям поверхностей материалов с различными покрытиями и видом обработки.
1. Авдуевский, В. С. Основы теплопередачи в авиационной и ракетно-космической технике / В. С. Авдуевский и др.. — М.: Машиностроение, 1992.-528 с.
2. Аксютов, Л. Н. Измерение нормальных спектральных коэффициентов излучения- конструкционных материалов в ИК области спектра /
3. Л. Н. Аксютов, А. К. Павлюков, Г. К. Холопов // Инженерно-физический журнал. 1973. - Т. 24. -№ 3. - С. 393-399.
4. Аксютов, Л. Н. Об измерении спектральных коэффициентов^ излучения материалов методом сравнения с черным телом / Л. Н. Аксютов, А. К. Павлюков, Г. К. Холопов^// Инженерно-физический ■журнал. 1971. -Т. 21. -№»3. - С. 553-560.
5. Андрейчук, О. Б. Тепловые испытания- космических аппаратов / О. Б. Андрейчук, Н. Н. Малахов: -М.: Машиностроение, 1982. 143 с.
6. Аппаратура-космических комплексові Общетехнические условия : ОСТ 955100-2002. Введ. в< Ь кв: 2003. М. Рос. авиационно-космическое агентство, 2003. - 167 с.
7. Архаров, А'. М. Криогенные системы: Учебник для студентов вузов : в 2 т. / А. М. Архаров, И: В. Марфенина, Е. И: Микулин. М'.: Машиностроение, 1996.-576 с.-т. 1.
8. Бекман, И. НІ Молекулы газов: размер, форма, взаимодействие Электронный ресурс. / И. Н. Бекман // Мембраны в медицине / И. Н Бекман. [Б. м. : б. и], 2010. - Режим доступа : http://profbeckman.narod.ru /MedMemb.htm
9. Блох, А. Г. Теплообмен излучением. Справочник / А. Г. Блох, Ю. А. Журавлев, Л. Н. Рыжков. М1: Энергоатомиздат.1991. - 432 с.
10. Бронштейн, И. Н. Справочник по математике / И. Н. Бронштейн, К. А. Семендяев. Изд. 10-е, стер. - М.: Наука, 1964. - 608 с.
11. Бураков, В. А. Математическое моделирование теплообмена в негерметичном приборном отсеке космических аппаратов / А. В. Буракови др. // Инженерно-физический журнал. — 2000. — Т. 73. — №1. С. 113— 124.
12. Бураков, В. А. Тепловая математическая модель Ц-образного блока негерметичного приборного отсека геостационарных космических аппаратов / А. В. Бураков и др. // Инженерно-физический журнал. -2007. Т. 80. - №6. - С. 9-17.
13. Варгафтик, Н. Б. Справочник по теплопроводности жидкостей и газов / Н. Б. Варгафтик. М.: Энергоатомиздат, 1990: - 352 с.
14. Варгафтик, Н. Б. Справочник по теплофизическим свойствам газов и жидкостей / Н. Б. Варгафтик. М.: Наука, 1972. - 720 с.
15. Вассерман, А. А. Теплофизические свойства воздуха и его компонентов / А. А. Вассерман, Я. 3. Казавчинский, В. А. Рабинович. М.: Наука, 1966. -375 с.
16. Гебхарт, Б. Свободноконвективные течения, тепло- и массообмен : в 2 кн. / Б. Гебхарт и др.. -М.: Мир, 1991. 2 кн.
17. Гребер, Г. Основы учения! о теплообмене / Г. Гребер, С. Эрк, У. Григулль. М.: Иностранная литература, 1958. - 566 с.
18. Гущин, В. Н. Основы устройства космических аппаратов /В. Н. Гущин. — М.: Машиностроение, 2003. 272 с.
19. Девойно, А. Н. Современное состояние вопроса о теплообмене в разреженных газах / А. Н. Девойно // Инженерно-физический журнал. — 1961.-Т. 4. № 2. — С. 119-130.
20. Демидов, С. А. Простое портативное устройство для измерений излучательной способности твердых тел при, комнатной температуре / С. А. Демидов, Б. А. Хрусталев, Н. Б. Рекант // Гелиотехника. 1971. — №6. -С. 36^3.
21. Деннис, Дж. Численные методы безусловной оптимизации и решения нелинейных уравнений / Дж. Деннис, Р. Шнабель. М.: Мир, 1988. - 440 с.
22. Дульнев, Г. Н. Исследование теплообмена в замкнутых воздушных прослойках при пониженном давлении / Г. Н. Дульнев, Ю. П. Заричняк, А. В. Шарков // Инженерно-физический журнал. — 1973. Т. 25. — № 3. — С. 409-414.
23. Дульнев, Г. Н. Конвективный теплообмен в условиях разрежения / Г. Н. Дульнев, Р. С. Прасолов, А. В. Шарков // Вопросы радиоэлектроники. Серия ТРТО. 1971. - вып. 1. - С. 15-21.
24. Дульнев, Г. Н. Тепло- и массообмен в радиоэлектронной аппаратуре / Г. Н. Дульнев. М.: Высшая школа, 1984. - 247 с.
25. Дульнев, Г. Н. Теплообмен вJ радиоэлектронных аппаратах / Г. Н. Дульнев, Э. М. Семяшкин. Л.: Энергия, 1968. - 360"с.
26. Дульнев, Г. Н. Теплообмен' в радиоэлектронных устройствах /Г. Н. Дульнев. М.; Л.: Госэнергоиздат, 1963. - 288 с.
27. Дульнев, Г. Н. Теплопроводность смесей и композиционных материалов. Справочная книга. / Г. Н. Дульнев, Ю. П. Заричняк. Л.: Энергия, 1974. -264 с.
28. Дульнев, Г. Н. Применение ЭВМ для? решения задач теплообмена / Г. Н. Дульнев, В. Г. Парфенов; А. В. Сигалов. М.: Высшая школа, 1990. - 207 с.
29. Елисеев, В. Н. К расчету радиационно-кондуктивного теплообмена в системе, замкнутой частично прозрачной оболочкой / В1 Н. Елисеев // Инженерно-физический журнал. 2000.- - Т. 73. - № 1. - С. 107-112.
30. Залетаев, В. М. Расчет теплообмена космического аппарата / В. М. Залетаев, Ю. В. Капинос, О. В. Сургучев. М.: Машиностроение, 1979. -208 с.
31. Зигель, Р. Теплообмен излучением / Р. Зигель, Дж. Хауэлл. М.: Мир, 1975.-934 с.
32. Зино, И. Е. Квазиодномерные задачи теплопроводности для составных цилиндрических элементов радиоаппаратуры / И. Е. Зино // Инженерно-физический журнал. 1975. - Т. 28. - № 2. - С. 329-333.
33. Излучательные свойства твердых материалов. Справочник / JI. Н. Латыев и др.; под общ. ред. А. Е. Шейндлина. М.: Энергия, 1974.-472 с.
34. Имитация космических условий при испытаниях непилотируемых летательных аппаратов (обзор) // Вопросы ракетной техники. — 1966. — №11-12. — С.15-35.
35. Исаченко, В. П. Теплопередача / В: П. Исаченко, В. А. Осипова, А. С. Сукомел М'.; Л.: Энергия, 1965. 424 с.
36. Каганер, М: Г. Тепловая изоляция в технике низких температур / М. Г. Каганер. М.: Машиностроение. 1966. - 275 с.
37. Камке, Э. Справочник по обыкновенным дифференциальным уравнениям/Э. Камке. -М.: Наука, 1976. 576 с.
38. Керн, Д. Развитые поверхности теплообмена / Д. Керн, А. Краус. — М*.: Энергия, 1977. 464 с.
39. Кислов, A.M. Применение метода Монте-Карло для, расчета молекулярных и лучистых потоков в системах сложной конфигурации / А. М. Кислов, В. Е. Романенко. Харьков*»: ФТИНТ, 1980. - 36 с.
40. Кислов, A.M. Теоретическое исследование и метода решения задач молекулярного илучистогопереноса в криогенных вакуумных системах : автореф. дис. . канд; техн. наук : 01.04.14 / Кислов Александр Матвеевич. -Харьков: ФТИНТ, 1976. 18 с.
41. Коленчиц, О. А. Тепловая аккомодация систем газ-твердое тело / О. А. Коленчиц. Минск: Наука и техника, 1977. - 128 с.
42. Конвективные процессы в невесомости / В. И. Полежаев и др.. — М.: Наука, 1991.-240 с.
43. Кондратьев, Г. М: Прикладная физика: Теплообмен в приборостроении / Г. М. Кондратьев и др.. СПб.: СПбГУ ИТМО; 2003. - 560 с.
44. Копяткевич, P. Mi Тепловые режимы« радиоэлектронных приборов космических аппаратов / Р. М. Копяткевич, В. В. Альтов, Г. С. Мишин //2.я Всероссийская конференция по тепломассообмену. — 1998. — Т. 6. С. 129-132.
45. Кораблев, В. А. Влияние разъемных соединений и кабелей на тепловой режим радиоэлектронной аппаратуры / В. А. Кораблев, В. Ю. Сушко, А. В. Шарков // Научно-технический вестник СПбГУ ИТМО. 2005. - №18. -С. 54-58.
46. Кораблев, В. А. Методика расчета теплового сопротивления штыревых электрических разъемов / В. А. Кораблев, В. Ю. Сушко, А. В. Шарков // Изв. вузов. Приборостроение. 2005. - Т.48. - №9. - С. 51-54.
47. Кораблев, В.А. Конвективный теплообмен в полостях и каналах радиоэлектронных и оптикоэлектронных приборов : автореф. дис. . канд. техн. наук : 01.04.14 / Кораблев- Владимир Антонович. Л.: ЛИТМОД986. - 17 с.
48. Криксунов, JI. 3. Справочник по основам инфракрасной техники / JI. 3. Криксунов. -М.: Сов. радио, 1978. 400 с.
49. Лисиенко, В. Г. Температура: теория, практика, эксперимент : справочное издание. В 3 Т. Т.1, кн. 2. Методы контроля температуры / В. Г. Лисиенко и др.; под ред. В. Г. Лисиенко. — М.: Теплотехник, 2009. — 339 с.
50. Лыков, А. В. Тепломассообмен. Справочник / A.B. Лыков. — М.: Энергия, 1972.-560 с.
51. Лыков, A.B. Теория теплопроводности / А. В. Лыков. М.: Высшая, школа, 1967.-599 с.
52. Люкшин, П.А. Свободно-конвективный теплообмен через прослойки : автореф. дис. . канд. техн. наук : 274 / Люкшин П. А. Томск: ТПИ, 1970.-22 с.
53. Ляликов, А. С. Теплоперенос при свободном движении в горизонтальных слоях, подогреваемых снизу / А. С. Ляликов, Н. А. Цветков // Инженерно-физический журнал. 1978. - Т. 35. - №3. - С. 543.
54. Майоров, В. В. Формулы для определения основных теплофизических свойств воздуха и воды / В. В. Майоров, А. А. Горячев // Вопросы радиоэлектроники. Серия ТРТО. 1981. вып. 3. — С. 105—107.
55. Мартыненко, О.Г. Свободно-конвективный теплообмен: справочник / О. Г. Мартыненко, Ю: А. Соковишин. Минск : Наука и техника, 1982. -399 с.
56. Меснянкин, С. Ю. Современный взгляд на проблемы теплового контактирования твердых тел / С. Ю. Меснянкин, А. Г. Викулов, Д. Г. Викулов // Успехи физических наук. 2009. - Т. 179: - № 9. - С. 945-970.
57. Мирдель, Г. Электрофизика / Г. Мирдель. М.: Мир, 1972. - 608 с.
58. Михеев, М. А. Основы теплопередачи / М. А. Михеев, И: М. Михеева. -М.: Энергия, 1977. 343-с.
59. Моделирование тепловых режимов космического аппарата и окружающей его среды / Л. В. Козлов и др.; под ред. акад. Г. И. Петрова. -М.: Машиностроение, 1971. 382 с.
60. Новицкий, Л. А. Методы и средства, исследования теплового излучения тел / Л. А. Новицкий // Теплофизика высоких температур. 1966. - Т. 4. -№ 4. - С. 577-587.
61. Новицкий, Л. А. Оптические свойства материалов при низких температурах : Справочник / Л. А. Новицкий, Б. М. Степанов. — М.: Машиностроение, 1980. 224 с.
62. Новицкий, Л. А. Теплофизические свойства материалов при низких температурах : Справочник / Л. А. Новицкий, И. Г. Кожевников. М.: Машиностроение, 1975.-216 с.
63. Нусинов, М. Д. Имитационные установки / М. Д. Нусинов. М.: Машиностроение, 1980. -24 с.
64. Оцисик, М. Н. Сложный теплообмен / М. Н. Оцисик. М.: Мир, 1976. -615 с.
65. Парфинский, В. А. Фотометрические методы измерения коэффициентов излучения при температурах, близких к комнатной / В. А. Парфинский // Оптический журнал. 1995. - №6. - С. 73-78.
66. Пехович, А. И. Расчеты теплового режима твердых тел / А. И. Пехович, В. М. Жидких. 2-е изд., перераб. и доп. — Л.: Энергия, 1976. - 352 с.
67. Покрытия^ металлические и неметаллические неорганические. Обозначения : ГОСТ 9.306-85. Введ. 01.01.1987. М.: Изд-во стандартов, 1985.- 13 с.
68. Покрытия металлические и неметаллические неорганические. Общие требования к выбору и обозначения : ГОСТ 9.303-84. Введ. 01.01.1985. М.: Изд-во стандартов, 1990. - 42 с.
69. Попов, В. М. К исследованию термического сопротивления контакта окисленных металлических поверхностей / В. М. Попов, А. И. Краснобородько // Инженерно-физический журнал. — 1973. Т. 25. — № 4. -С. 701-707.
70. Попов, В. М. К определению термического контактного сопротивления в газовой среде / В. М. Попов, А. И. Краснобородько // Инженерно-физический журнал. 1975. - Т. 28. - № 5. - С. 875-883
71. Попов, В. М. Теплообмен в зоне контакта разъемных и неразъемных соединений / В. М. Попов. М.: Энергия, 1971. - 216 с.
72. Прасолов, Р. С. Исследование теплообмена при переходном вакууме : автореф. дис. . д-ра техн. наук / Прасолов Радий Сергеевич. — Л.: ЛИТМОД967. 25 с.
73. Прасолов, Р. С. Обобщение уравнения теплопроводности газов / Р. С. Прасолов // Изв.вузов. Приборостроение. 1961. - № 6. - С. 132-139.
74. Райзер, Ю. П. Физика газового разряда / Ю. П. Райзер. М.: Наука, 1992.-536 с.
75. Розанов, Л. Н. Вакуумные машины и установки / Л. Н. Розанов. — Л.: Машиностроение, 1975. 336 с.
76. Ройзен, Л. И. Тепловой расчет оребренных поверхностей / Л. И. Ройзен, И. Н. Дулькин. М.: Энергия, 1977. - 256 с.
77. Свет, Д. Я. Вопросы терминологии в пирометрии / Д. Я. Свет, С. С. Сергеев. Температура 2011. 4-я Всероссийская и стран-участниц КООМЕТ конференция по проблемам термометрии, 19-21 апреля 2011 г.: тезисы. СПб, 2011. С. 26.
78. Сергеев, О. А. Теплофизика оптических сред / О.А.Сергеев, А.Г.Шашков. Минск, Наука и техника, 1983. - 232 с.
79. Серебряный, Г. Н. Влияние контактов на термическое сопротивление пакета прямоугольных ребер / Г. Н. Серебряный- // Инженерно-физический журнал. 1985. - Т. 48. - № 2. - С. 315-321.
80. Сливков, И. Н. Электроизоляция и разряд в вакууме / И. Н. Сливков. — М.: Атомиздат, 1972.-304 с.
81. Способ нанесения металлического покрытия-: пат. 2067130 Россия : МПК С23С14/22, С23С14/24, С23С14/58 / Ларин М. П. и др. ; заявитель и патентообладатель Ларин М. П^ № 95107302/02 ; заявл. 05.05.1995 ; опубл. 27.09.1996.-5 с.
82. Справочник по физико-техническим основам криогеники / М. П. Малков и др.; под ред. М. П. Малкова. Изд. 2-е перераб. и доп. - М.: Энергия, 1973.-392 с.
83. Спэрроу, Э. М. Теплообмен излучением / Э. М. Спэрроу, Р. Д. Сесс. — Л.: Энергия, 1971.-294 с.
84. Сушко, В. Ю. Определение тепловых сопротивлений разъемных соединений электронных приборов / В. Ю. Сушко, В. А. Кораблев, Д. С. Богомолов // Научно-технический вестник СПбГУ ИТМО. 2007. - №44. - С. 59-62.
85. Таблицы физических величин. Справочник / под ред. акад. И. К. Кикоина. -М.: Атомиздат, 1976 г. 1008 с.
86. Уонг, X. Основные формулы и данные по теплообмену / X. Уонг. — М.: Атомиздат, 1979! 216 с.
87. Ушаковская, Е. Д. Методы расчета теплового режима оптико-электронных приборов : автореф. дис. . канд. техн. наук : 01.04.14 / Ушаковская Екатерина Дмитриевна. Л.: ЛИТМОД984. - 18 с.
88. Фаворский, О.* Н. Вопросы теплообмена в космосе / О. Н. Фаворский, Я. С. Каданер. М.: Высшая школа, 1967. - 248,с.
89. Харламов, А. Г. Теплопроводность высокотемпературных теплоизоляторов / А. Г. Харламов. М.: Атомиздат, 1979. - 100с.
90. Шехтман, А. М. Некоторые термодинамические соотношения реальных газов / А. М. Шехтман // Теплофизика высоких температур. — 1973. — Т. 11.-№5. -С. 972-977.
91. Ши, Д. Численные методы в задачах теплообмена / Д. Ши. М.: Мир, 1988.-544 с.
92. Шлыков, Ю. П. Контактное термическое сопротивление / Ю. П. Шлыков, Е. А. Ганин, С. Н. Царевский. М.: Энергия, 1977. - 328 с.
93. Янке, Е. Специальные функции (Формулы, графики, таблицы) / Е. Янке, Ф. Эмде, Ф. Лёш. М.: Наука, 1968. 344 с.
94. Bahrami, М. Thermal joint resistances of conforming rough surfaces with gas-filled gaps / M. Bahrami, M. M. Yovanovich, J. R. Culham // Journal of thermophysics and heat transfer. 2004. - Vol. 18. - № 3. - P. 318-325.
95. Beens, W. W. An emissometer with high accuracy for determination of the total hemispherical emittance of surfaces / W. W. Beens, M. Sikkens, J. L. Verster // J.Phys.E: Sci. Instrum. 1980. - Vol. 13. - P. 873-876.
96. Bejan, A. Laminar natural convection heat transfer in a horizontal cavity with different end temperatures / A. Bejan, C.L. Tien // J.Heat Transfer . — 1978.-Vol. 100.-№. 4.-P: 641-647.
97. Gheng, S. X. Research on the validity of the steady-state calorimeter for measuring the total hemispherical emissivity of solids / S. X. Cheng et al. // Meas. Sci. Technol. 1993. - Vol. 4. -№ 7. - P. 721-725.
98. Cheng, S.X. Method and apparatus for determination of the total directional emissivity of opaque materials in the temperature range 300 to 600 К / S. X. Cheng et al.//Int. J. Thermophys.- 1994.-Vol. 15.-№ l.-P. 177-187.
99. Dunn S. T. Survey of infrared measurement techniques and computational methods in radiant heat transfer / S. T. Dunn, J. C. Richmond, J. F. Parmer // Journal of Spacecraft. 1966. - Vol. 3. -№ 7. P. 961-975.
100. Emery, A. F. The effects of property variations on natural convection in a square enclosure / A. F. Emery, J. W. Lee // J. Heat Transfer. 1999. V. 121. — №1. — P. 57-62.
101. Hamacher H. Microgravity environment of the material science double rack on Spacelab-1 / H. Hamacher, U. Merbold // Journal of Spacecraft. 1987. -Vol. 24. -№ 3. P. 264-269.
102. Hering, R. G. Radiative heat exchange between conducting plates with specular reflection / R. G. Hering // J. Heat Transfer. 1966. - Vol. 88. - № 1.- P. 29-36.
103. Hirano, H. Experimental study of natural convection.heat transfer of air in a cube below atmospheric pressure / H. Hirano, H. Ozoe, N. Okamoto // Int. J. Heat Mass Transfer . 2003. - Vol. 46. - №. 23. - P. 4483-4488.
104. Hollands, K.G.T. Correlation'equations for free convection heat transfer in horizontal layers of air and water / K.G.T. Hollands, G.D. Raithby, L. Konicek // Int: J. Heat Mass Transfer . 1975. - Vol. 18. - №. 7-8. - P. 879-884.
105. Jones, B.W. A radiometric method for measuring directional total emittance at ambient temperatures / Bt W. Jones, A. Pantinakis // Meas. Sci. Technol. -1992.-№3.-P. 515-522.
106. Kamotani, Y. Thermal convection in enclosure due to vibrations aboard spacecraft / Y. Kamotani, A. Prasad, S. Ostrach // AIAA Journal . — 1981. — Vol. 19. -№. 4.-P. 511-516.
107. Krenek, S. A study on the feasibility of measuring the emissivity with the laser-flash method / S. Krenek // Int. J. Thermophys. 2010. - Vol. 31. - № 4-5.-P. 998-1010.
108. Krishnaprakas, C. K. Heat transfer analysis of mutually irradiating fins / C. K. Krishnaprakas, K. Badari Narayana // Int. J. Heat Mass Transfer. 2003. -Vol. 46. -№ 5. - P. 761-769.
109. Kumar, P. A numerical simulation of combined radiation and natural convection in a differential heated cubic cavity / P. Kumar, V. Eswaran // J. Heat Transfer. 2010. - Vol. 132. - № 2. - 023501 (13 p.).
110. Labuhn, D. The spectral directional emissivity of photovoltaic surfaces / D. Labuhn, S. Kabelac // Int. J. Thermophysics. 2001. - Vol. 22. - № 5. - P. 1577-1592.
111. Love, T. J. A linearized analysis for longitudinal fins with radiative and convective exchange / T. J. Love, J. E. Francis // Thermophysics and thermal Progress in Astronautics and Aeronautics. — 1979. — Vol. 65. — P. 242-252.
112. Lu, P.-C. On some analytic solutions of steady heat conduction in composite slabs of various cross sections / P.-C. Lu // J. Heat Transfer. 1961. -Vol. 83.-№4.-P. 512-514.
113. Martynenko, O.G. Free- convective heat transfer with many photographs of flows and heat exchange / O. G. Martynenko, P. P. Khramtsov. Berlin: Spinger, 2005.-516 p.
114. Masuda, H. An improved transient calorimetric technique for measuring the total hemispherical emittance of nonconducting materials (emittance evaluation of Glass Sheets) / Masuda H. et al. // Int. J. Thermophys. 2003. - VoU 24. - № 1. - P. 259-276.
115. Matsumoto, T. Hemispherical total emissivity and specific heat capacity measurements by electrical pulse-heating method with a brief steady state / T. Matsumoto, A. Ono // Meas. Sci. Technol. 2001. - № 12. - P. 2095-2102.
116. Moghaddam, S. Heat flux-based emissivity measurement / S. Moghaddam et al. // Space technology and applications international forum STAIF. -2005. P. 32-37.
117. Moghaddam, S. Novel method for measurement of total- hemispherical emissivity / S. Moghaddam et al. // J. Thermophysics and Heat Transfer. -2007. — Vol. 21. -№ 1. — P: 128-133.
118. Ostrach, S. Natural Convection in enclosures / S. Ostrach// Advances in heat transfer. 1972. - Vol. 8. - P. 161-228.
119. Pottlacher, G. Microsecond laser polarimetry for emissivity measurements on liquid metals at high temperatures application to tantalum / G. Pottacher, A. Seifter // Int. J. Thermophys. -2002. - Vol. 23. -№ 5. - P. 1281-1291.
120. Redgrove, J. An intercomparison of normal spectral emissivity measurements between NPL (UK) and' IMGC (Italy) / J. Redgrove, M. Battuello // High Temp. High Press. - 1995/1996. - Vol. 27/28. - № 2. - P. 135-146.
121. Sasaki, S. Simultaneous measurements of specific heat and total hemispherical emissivity of chromel and alumel by a transient calorimetric technique / S. Sasaki et al. // Int. J. Thermophys. 1994. - Vol. 15. - № 3. P.547-565.
122. Sentse, N. Feeling free, feeling 0-g! / N. Sentse // ESA bulletin. 2003. - № 113.-P. 40-43.
123. Shewen, E. Heat transfer by natural convection across a vertical air cavity of large aspect ratio / E. Shewen, K. G. T. Hollands, G. D. Raithby // J.Heät Transfer . 1996. - Vol. 118. - №. 4. - P. 993-995.
124. Siegel, R. Effects of reduced gravity on heat transfer / R. Siegel // Advances in heat transfer. 1967. - Vol. 4. - P. 143-228.
125. Siroux, M. A periodic technique for emissivity measurements of insulating materials at moderate temperature / M. Siroux, E. Tang-Kwor, S. Mattel // Meas. Sei. Technol. 1998. - № 9. - P. 1956-1962.
126. Smetana, W. A new measuring method to determine material spectral emissivity / W. Smetana, R. Reicher // Meas. Sei. Technol. 1998. - № 9. -P. 797-802.
127. Smith, G. B. Calorimetric emissivities for solar-selective coatings on flat sheet / G. B. Smith, H. Willrath // J. Phys. E: Sei. Instrum. 1979. - Vol. 12. - № 9 - P. 813-814.
128. Song, S. Thermal gap conductance: effects of gas pressure and mechanical load / S. Song, M. M. Yovanovich, K. Nho // J. Thermophysics. 1992. -Vol. 6. - № 1. - P. 62-68.
129. Sparrow, E. M. Radiating effectiveness of annular-finned space radiators, including mutual irradiation between radiator elements / E. M. Sparrow, G. B. Miller, V. K. Jonsson // Journal of aerospace sciences. 1962. - Vol. 29. - № 11.-P. 1291-1299.
130. Stanimirovic, A. Thermophysical and thermal optical properties of vanadium by millisecond calorimetry between 300 and 1900 K / A. Stanimirovic, G. Vukovic, K. Maglic // Int. J. Thermophys. 2007. - Vol.28. - №1. - P. 325332.
131. Tanaka, H. Evaluation of hemispherical total emissivity for thermal radiation calorimetry / H. Tanaka et al. II Int. J. Thermophysics. 2000.' - Vol. 21. -№ 4. - P. 927-940.
132. Touloukian, Y. S. Thermal radiative properties: metallic elements and alloys / Y. S. Touloukian, D. P. DeWitt. New York: IFI/Plenum, 1970. - P. 1540.
133. Veziroglu, T. N. Analysis of thermal conductance of contacts with interstitial plates / T. N. Veziroglu, H. Yiincii, S. Kaka$ // Int. J. Heat Mass Transfer. — 1976. Vol. 19. - № 9. - P. 959-966.
134. Veziroglu, T. N. Prediction and measurement of the thermal conductance of laminated stacks / T. N. Veziroglu et al. // Int. J. Heat Mass Transfer. -1979. Vol. 22. - № 3. - P. 447-459.
135. Yovanovich, M. M. Four decades of research on thermal contact, gap, and joint resistance in microelectronics / M. M. Yovanovich // IEEE Transactions on components and packaging technologies. 2005. - Vol.28. - №2. - P. 182-206.
