Моделирование процессов тепломассопереноса в щелевых каналах систем сублимационного охлаждения

Фиртыч, Дмитрий Александрович

Моделирование процессов тепломассопереноса в щелевых каналах систем сублимационного охлаждения тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.14 ВАК РФ

Фиртыч, Дмитрий Александрович АВТОР

кандидата технических наук УЧЕНАЯ СТЕПЕНЬ

Воронеж МЕСТО ЗАЩИТЫ

2004 ГОД ЗАЩИТЫ

01.04.14 КОД ВАК РФ

Диссертация по физике на тему «Моделирование процессов тепломассопереноса в щелевых каналах систем сублимационного охлаждения»

Автореферат диссертации на тему "Моделирование процессов тепломассопереноса в щелевых каналах систем сублимационного охлаждения"

На правах рукописи

ФИРТЫЧ Дмитрий Александрович

МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ ТЕПЛОМАССОПЕРЕНОСА В ЩЕЛЕВЫХ КАНАЛАХ СИСТЕМ СУБЛИМАЦИОННОГО

ОХЛАЖДЕНИЯ

Специальность 01.04.14 - Теплофизика и теоретическая теплотехника

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Воронеж - 2004

Работа выполнена в Воронежском государственном техническом университете

Научные руководители: Заслуженный деятель науки и техники

РФ, доктор технических наук, профессор |фалеев Владислав Васильевич

доктор технических наук, профессор Мозговой Николай Васильевич

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Ряжских Виктор Иванович; кандидат технических наук, доцент Лосев Николай Васильевич

Ведущая организация ОАО Воронежское акционерное

самолетостроительное общество

(ВАСО) г.Воронеж

Защита диссертации состоится « /£?» 2004 г. в

часов в конференц-зале на заседании диссертационного совета Д212.037.05 Воронежского государственного технического

университета по адресу: 394026, г.Воронеж, Московский проспект, 14.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Воронежского государственного технического университета.

Автореферат разослан

2004 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

Бараков А.В.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Одна из тенденций современного развития новой техники заключается в широком применении криогенных продуктов, таких как метан, водород, кислород. Применение указанных продуктов в будущем позволит не только во многом решить энергетические проблемы, но и в значительной мере экологические. Особенно это актуально в связи с перспективой широкого развития водородной энергетики. Все это требует совершенствования методов тер-мостатирования при криогенных температурах и разработки соответствующих технологий и устройств.

Из существующих для этой цели способов одним из наиболее эффективных является сублимационное охлаждение при помощи теп-лообменных устройств, использующих в качестве рабочих тел различные твердые хладагенты. В настоящее время уже созданы сублимационные аккумуляторы холода, в которых применяются такие хладагенты, как углекислота, азот, аргон и другие. Эти системы предназначены для работы в условиях незначительных тепловых разгрузок, не превышающих 0,5 - 1,0 Вт.

Создание сублимационных криостатирующих устройств со значительной холодопроизводительностью требует проведения широкого комплекса исследований, в частности, поиска оптимальных решений при разработке компактных теплообменных устройств; выбора хладагентов для соответствующего диапазона температуры термостатиро-вания.

Недостатком известных сублимационных систем является нестабильность теплообменных характеристик, обусловленная образованием и ростом зазоров между теплопередающей поверхностью и сублимирующим хладагентом. Основной проблемой при создании таких устройств является обеспечение устойчивости процесса, пространственной стабилизации зоны сублимации при непрерывной подаче охладителя.

Таким образом, задача термостабилизации при хранении и использовании криогенных продуктов в различных отраслях современной техники и науки требует всестороннего теоретического и экспериментального исследования.

Данная диссертационная работа выполнялась в рамках научного направления «Физико-технические проблемы энергетики и экологии», темы ГБ.96.12. per. №01910011394 и ГБ.01.12 per. № 01200117677.

Цель и задачи исследования. Целью настоящей работы является моделирование процессов тепломассопереноса при сублимации в узких щелевых каналах и вращении ограничивающих поверхностей.

Для достижения указанной цели были поставлены следующие задачи:

1) обобщение результатов теоретических исследований по проблеме тепломассопереноса при сублимации в узких щелевых каналах;

2) разработка аналитической методики расчета тепломассопере-носа в узких сублимационных каналах, расположенных между вращающимися стенками, одна из которых сублимирует. Отсос сублимирующего пара производится через проницаемую поверхность;

3) решение задачи о распределении поля температур в узких сублимационных каналах при изменении скоростей вращения ограничивающих стенок и отсосе паров через проницаемые поверхности при граничных условиях, учитывающих температурный скачок;

4) проведение вычислительного эксперимента по описанию процессов тепломассопереноса при сублимации в зазоре между вращающимися дисками;

5) экспериментальные исследования теплообмена в щелевом канале при наличии вращения сублимирующей поверхности.

Научная новизна

1. Предложена математическая модель, описывающая поля скоростей и тепловое состояние в узких сублимационных каналах, расположенных между вращающимися стенками, одна из которых сублимирует. На основе предложенной схемы разработана методика расчета поля скоростей в каналах. Отсос сублимирующего пара производится через проницаемую поверхность с учетом проскальзывания.

2. Получено аналитическое решение задачи о распределении поля температур в узких сублимационных каналах с граничными условиями, учитывающими температурный скачок для различных способов интенсификации тепломассопереноса: изменении скоростей вращения ограничивающих стенок и отсосе паров через проницаемые поверхности.

3. Составлен пакет программного обеспечения, реализующий разработанные методы расчета температурных полей и позволяющий проводить сравнение и выбор наиболее эффективного метода в зависимости от исходных данных.

4. Создана экспериментальная установка, позволяющая моделировать условия работы сублиматоров при давлениях 1-Ю5 Па и вращении ограничивающих стенок канала при различных скоростях с одновременным отсосом сублимирующих паров через проницаемую стенку.

5. Результаты экспериментальных исследований на моделях сублимационных теплообменников могут использоваться для выработки практических рекомендаций по обеспечению эффективной работы систем сублимационного охлаждения.

Достоверность результатов. Для теоретического описания изучаемых процессов использовались классические уравнения тепло-массопереноса. Основные выводы и положения диссертации базируются на современных численных методах, применимость которых подтверждена современной расчетной практикой, и учитывают физические особенности исследуемых процессов.

Практическая значимость настоящей диссертационной работы состоит в том, что разработаны математическая модель и методика расчета тепломассопереноса при сублимации в узком зазоре между вращающимися поверхностями, которые дают возможность:

1. Анализировать эффективность охлаждения теплонапряжен-ных элементов конструкций энергоустановок, что позволяет более точно прогнозировать работоспособность подобным конструкций в реальных условиях эксплуатации.

2. Оценивать рациональность способов интенсификации массо-и теплопереноса при течении разреженной или вязкой сред.

3. Созданная экспериментальная модель позволяет проводить оценку влияния давления и скоростей вращения стенок на тепломас-соперенос в зазоре.

4. Разработанное программное обеспечение для расчета значений составляющих вектора скорости и температурного поля в зазоре между вращающимися дисками может служить основой для проектирования и создания эффективных сублимационных теплообменников.

Разработанные математические модели, аналитические и численные методы решения используются в лекционных курсах кафедры ТиПТЭ «Теплотехника» и «Тепломассообмен».

Апробации работы. Материалы диссертации докладывались и обсуждались на Украино-Российско-Китайском симпозиуме по космическим технологиям (Украина, 1996г.); Всероссийской молодежной научной конференции "XXIII Гагаринские чтения" (Москва,

1997г.) и на региональном межвузовском семинаре по тепломассообмену в Воронежском государственном техническом университете (Воронеж, 1996, 1998-2003).

Публикации. По теме диссертации опубликованы 8 научных

работ.

В работах, опубликованных в соавторстве и приведенных в конце автореферата, лично соискателю принадлежит: в /3/ - разработка математической модели для изучения тепломассопереноса при сублимации в щелевом зазоре между вращающимися дисками; в /5/ - проведение численного эксперимента по описанию тепломассопереноса в узком щелевом канале при вращении ограничивающих стенок; в /6/ -проектирование и разработка экспериментальной модели для изучения сублимации в междисковом пространстве; в /7/ - экспериментальное исследование тепломассопереноса в зазоре между дисками, один из которых сублимирует.

Структура и объём работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав и основных выводов. Объём диссертации составляет 129 страниц, включающих 28 рисунков, 4 таблицы и список литературы из 79 наименований.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность проблемы, сформулированы цель и задачи исследования, характеризуется научная новизна и практическая значимость полученных результатов, формулируются основные положения, которые используются в работе.

Первая глава диссертационной работы посвящена изучению состояния вопроса сублимационного термостатирования в узких щелевых каналах. Приведен обзор литературы, касающейся особенностей и способов термостатирования различных объектов в условиях космоса. Обсуждаются особенности течения процесса сублимации твердых криопродуктов в условиях разреженной среды и предпосылки к созданию перспективных систем криогенного термостатирования. Обосновывается выбор хладагента для термостабилизации криопро-дуктов в диапазоне температуры 50-80К. Рассмотрены существующие системы низкотемпературного сублимационного охлаждения, проведено их сравнение и анализ характеристик. В выводах формулируется проблема сублимационного термостатирования и ставятся задачи, ко-

торые необходимо решать при разработке криостабилизированных систем.

Во второй главе приводится аналитическое решение задачи о тепло- и массопереносе при течении процесса сублимации в зазоре с вращающимися ограничивающими дисками.

Рассматривается установившееся ламинарное течение сублимирующих паров в узком щелевом зазоре между круглыми, горизонтально расположенными, вращающимися с угловыми скоростями , со2 пористыми дисками (рис. 1). 2

Нижний диск находится под воздействием постоянного равномерно распределенного теплового потока интенсивности . С верхнего диска происходит сублимация вещества с постоянной скоростью . Решение задачи проведем в цилиндрической системе координат, ось которой направим по оси дис-Рис.1. Схема течения в щеле- ков, а ось г - по радиусу щели.

вом зазоре

Решение задачи проводится в цилиндрической системе координат, ось г которой направлена по оси дисков, а ось г - по радиусу щели. Начало координат расположено на оси симметрии дисков на равном расстоянии между ними. Высоту зазора между дисками примем 2к.

Считая задачу вращательно-симметричной, для описания установившегося течения запишем уравнения массопереноса и неразрывности в виде:

где -компоненты вектора скорости; р-давление в газовом зазоре;

- число Рейнольдса, а - кинематическая вяз-

кость.

Граничные условия:

Для приведения к безразмерному виду системы (1) введем характерную скорость и приравняем ее к величине м>с . Компоненты вектора скорости и, V, и> относим к величине XV , давление р - к

р\Мс , координаты г, г - к характерному геометрическому параметру к. В этом случае граничные условия принимают вид

л. И;1

где - безразмерный коэффициент инжекции (отсоса).

VI'

Предположим, что решение системы (1) будет иметь вид

и = - - /'(*), V = г (¡{г), XV = /{г),

(4)

где заведомо приняты непрерывными, дифференцируемыми

сколь угодно раз безразмерными функциями.

После подстановки (4) в (1) получим систему обыкновенных дифференциальных уравнений:

При этом уравнение неразрывности удовлетворяется тождественно.

Путем перекрестного дифференцирования 1-го и 3-го уравнений по г и г исключаем величину давления р и приходим к системе двух обыкновенных дифференциальных уравнений относительно искомых функций / и р:

(6)

В терминах функций {и ф граничные условия представляются в виде:

/'(-!) = О, ^(-1) = «,, /(-1) = /? при 2 = -1;

(7)

/'(1) = 0, <р{\) = сс2, /(1) = 1 при 2=1,

безразмерная скорость вращения дисков.

Решение (6) ищем в виде рядов (Re«l):

Привлекая метод последовательных приближений и ограничиваясь нулевым и первым приближениями, вместо (6) приведем:

/сГ + + Ц- Л/о"' - 4<Ро) = О

<р% + - - <рХ) = 0 .

Нулевое приближение позволяет получить

где С, — С4 , , к2 - константы интегрирования.

В первом приближении система (9) дает зависимости:

/Г =/о/о + М> »

И* =/о^о - <Ро/о ■

(И)

Подставив выражения (10)в(11) и проинтегрировав полученные выражения, решение задачи (1), (4) представляется в форме:

Для определения констант интегрирования Сх — СА, кх, к2, , , разложим в степенные ряды граничные условия

(7). В результате получим

к\=\(<Хг-<Х\)> *г=\(<*1+аг)- (13)

(р-\)2 +\{а1-а2), п2=\(р2-1 )-4(а,+а2),

27 224

щ = ~{сс2 «4 = -1) + — (а. + аг,),

3 6042 ' 2240 у 4 32 ; 12^

Л = ¿С/? - 0(«2 - «О> Рг = ^(«2 "М) + - М)•

Уравнение процесса теплопереноса с учетом предположения о незначительности перепада температуры вдоль радиуса щели для случая вращательной симметрии можно записать в следующей безразмерной форме:

С1Т с12Т м>Ре— = —, (14)

, где Ре =

число Пекле,

а — _ с - коэффициент тем-

пературопроводности газа, Я. - коэффициент теплопроводности га-

за,

С - изобарная теплоемкость, р - плотность.

При приведении к безразмерному виду размерная температура отнесена к температуре поверхности сублимирующего диска Тс. В качестве граничных условий для (14) воспользуемся условием постоянства температуры сублимации при и условием теплового баланса

Тогда решение этой задачи можно записать в виде

г ( г \

Т{г) = 1 - т |ехр Ре

сЬ,

(16)

где

Регс г

--безразмерный комплекс, д — плотность теплового

Тсср

потока.

После интегрирования получим распределение температуры по высоте зазора между дисками

В третьей главе_по разработанной математической модели создан алгоритм и проведен вычислительный эксперимент по расчету поля скоростей, температур в щелевых зазорах с вращающимися ограничивающими стенками.

Полученные результаты дают возможность графического представления зависимостей составляющих вектора скорости и температуры от продольной координаты при варьировании коэффициента инжекции , скорости вращения дисков , чисел Рей-

нольдса и Пекле, а также безразмерного комплекса т.

На рис. 2 показана зависимость вертикальной составляющей скорости при его изменении коэффициента инжекции от —1 до 0,5. Осевая компонента вектора скорости прямо пропорциональна коэффициенту .

Зависимости W от а1 и а2 в интервале -50 - 50 представлены на рис. 3, 4 и говорят о том, что их увеличение приводит к незначительному росту вертикальной составляющей скорости. Из рис. 5 видно, что при уменьшении чисел Рейнольдса и Пекле наблюдается более интенсивное снижение температуры, особенно в непосредственной близости к нагретому (нижнему) диску. Кривые, представленные на рис. 6, подтверждают зависимость температурного поля от безразмерного коэффициента m и показывают, что при его росте температура в зазоре увеличивается. На рис. 7 показана зависимость Т от коэффициента инжекции при его увеличении от -1 до 0,5. Его увеличение приводит к росту значения Т, что наиболее проявляется в области нагретого диска.

-1 -0,5 0 0,5 1 г

\У

1 -0,5 0 0,5 1 г

-1 -0,5 0 0,5 1 г

Рис. 2. Профиль осевой компоненты скорости W относительно координаты z при следующих характеристиках течения: а} =-0,5, а2 = 1, К<=0,1, р=-1;-0,5;0; 0,5.

Рис. 3. Профиль осевой компоненты скорости W относительно координаты z при следующих характеристиках течения: аг = 50, Яе^ОД, р=-1 , ОТ, = -50;-25;0;25 соответственно, снизу вверх.

Рис. 4. Профиль осевой компоненты скорости W относительно координаты z при следующих характеристиках течения: ах =-100, 11^0,1, Р=-1, а2 = -50;0;50;100 соответственно, снизу вверх.

Рис. 5. Профиль температуры в зазоре между дисками относительно координаты z при следующих характеристиках течения: = 50 , = 50 ,

Р=-1, п=1, Ре=Ке=0,7; 0,5; 0,3; 0,1 соответственно, снизу вверх.

Рис. 6. Профиль температуры в зазоре между дисками относительно координаты г при следующих характеристиках течения: ах = 50, а2 = 50,

Р=-1, ш=0,5; 1; 1,5; 2, =0,1, соответственно, снизу вверх.

Рис. 7. Профиль температуры в зазоре между дисками относительно координаты при следующих характеристиках течения: = 50,

а2 = 50, т=2, Ре=11е=0,5,

Р=-1 ;-0,5; 0; 0,5

В четвертой главе представлены результаты экспериментального исследования тепломассопереноса при сублимации в зазоре между вращающимися дисками.

Экспериментальная установка имеет высоковакуумный откачной пост, цилиндрическую вакуумную камеру, систему контрольно-измерительных приборов для измерения необходимых параметров и экспериментальную модель для изучения процесса сублимации в условиях вакуума.

Вакуумная камера с размерами 0,5 х 0,6м на выходе имела встроенный криогенный конденсатор, предназначенный для вымораживания паров воды с целью уменьшения давления при сублимационной нагрузке до величины Ю'МО"4 Па. Для проведения визуальных наблюдений и фотосъемки в камере предусмотрены три смотровых окна диаметром 0,1. Камера имеет также фланцевый блок индивидуальных гермовводов и шестнадцатиштырьковый герморазъем, которые в ходе экспериментов использовались для проведения различных теплофизических измерений и подачи электропитания на двигатель и нагреватель.

Система измерений включала в себя комплекс приборов прямого действия, датчиков и соответствующих вторичных приборов для измерения температуры в зазоре между дисками, а также давления в сублимационной камере.

Для измерения поля температур в зазоре между дисками использовали хромель-копелевые термопары типа ТХК с диаметром электродов 0,2 мм. Показания термопар регистрировались с помощью амплитудно-частотного преобразователя АЧП-8М, работающего в комплексе с цифровым частотомером ЧЗ-33.

Измерение давления в вакуумной камере осуществлялось деформационным вакуумметром в диапазоне 105 - 102 Па, температурным датчиком, работающим с измерительным блоком в интервале 102 — 10"1 Па, и ионизационным датчиком в комплекте с вакуумметром в диапазоне 10'1 — 10"4 Па.

Для организации непрерывного процесса сублимации в зазоре между вращающимися дисками в условиях вакуума была создана экспериментальная модель, с помощью которой изменялись условия и параметры протекания процесса сублимации в междисковом канале.

Рис. 8. Принципиальная схема экспериментальной модели

На рис. 8 показана принципиальная схема экспериментальной модели. На монтажном основании 1 закреплен электродвигатель постоянного тока 2 с изменяемым числом оборотов. На валу 3, связанном с электродвигателем ременной передачей, установлена подвижная

втулка 4 с закрепленным на ее торце толстостенным диском 5 диаметром 160 мм. Для снаряжения вращающегося диска хладагентом в диске выполнено цилиндрическое углубление диаметром 120 мм. Чтобы предотвратить выпадение хладагента из верхнего диска, на его торце крепится ограничивающая сетка. С целью избежания самопроизвольного вращения хладагента внутри диска установлены вертикальные ограничители, а сам хладагент снабжается ответными прорезями.

На нижнем диске 6 расположен электронагреватель 7 с теплоизоляционным экраном. Зазор между дисками препарирован девятью термопарами 8, обеспечивающими контроль температуры в зазоре. Изменение частоты вращения диска 5 осуществляется с помощью шкива 9 путем перемещения ремня передачи на соответствующий диаметр.

Поле температур по высоте междискового пространства регистрировалось в трех точках, в каждой из которых было размещено по три термопары, объединенные в единый блок и смонтированные на угле-пластиковых пластинах. Термопары в такой группе были размещены на разном уровне (с шагом 1 мм) по высоте зазора между дисками, что давало наглядную картину распределения температурного поля по высоте зазора.

Перед началом экспериментов верхний диск снаряжался хладагентом. Поэтому его конструкция была предусмотрена съемной. Хладагенту придавалась форма, аналогичная рабочей полости верхнего диска. Рабочая полость имела диаметр 120 мм и высоту 45 мм. Большие площадь рабочей поверхности и объем полости для размещения хладагента способствуют увеличению времени проведения эксперимента без перезарядки установки и развакуумирования модели, что повышает точность измерений при различных режимах работы экспериментальной установки. Хладагент помещается на направляющие, которыми снабжена рабочая полость с целью избежания самопроизвольного проворачивания. От выпадения снизу опытный образец фиксировался ограничивающей сеткой, которая крепится к основанию верхнего диска. Под действием силы тяжести хладагент постоянно поддавливался к ограничивающей сетке, в связи с чем поддерживался постоянный зазор между дисками. С помощью подвижной втулки устанавливалась необходимая высота зазора между дисками, а затем диск фиксируется на заданной высоте контровочным винтом.

Приведенные на рис. 9 результаты экспериментальных исследований свидетельствуют об адекватности разработанной математической модели.

Рис. 9. Сравнение экспериментальных данных (пунктирные кривые) с результатами теоретических расчетов

(сплошные кривые).

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

2. На основе предложенной схемы разработана методика расчета поля скоростей в узких сублимационных каналах, расположенных между вращающимися стенками, одна из которых сублимирует. Отсос сублимирующего пара производится через проницаемую поверхность с учетом режима проскальзывания.

3. Получено точное решение задачи о распределении поля тем, ператур в узких сублимационных каналах при использовании различных способов интенсификации тепломассопереноса: изменении скоростей вращения ограничивающих стенок и отсосе паров через проницаемые поверхности при граничных условиях, учитывающих температурный скачок.

4. Разработан пакет программного обеспечения, реализующий предложенные методы расчета температурных полей и позволяющий проводить сравнительный анализ и выбор наиболее эффективного метода в зависимости от исходных данных.

5. Создана экспериментальная установка, позволяющая моделировать условия работы сублиматоров при давлениях 1-105 Па при вращении ограничивающих стенок канала с различными скоростями с одновременным отсосом сублимирующих паров через проницаемую стенку.

6. Проведенные экспериментальные исследования на моделях сублимационных теплообменников показали адекватность разработанной математической модели. Выработаны практические рекомендации по обеспечению устойчивой работы системы сублимационного охлаждения.

Основные результаты диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Фиртыч Д.А. Некоторые результаты численного решения задачи о тепломассопереносе в сублимационном дисковом пространстве //Теплоэнергетика: Межвуз. сб. науч. тр. Воронеж: ВГТУ, 1996. С.4-8.

2. Firtych D.A. About Function of Sublimation Thermostating System of SFC // Proceeding of Fourth UKRAINE - RUSSIA - CHINA Symposium on Space Science and Technology. 1996. Vol.1. P.246-247.

3. Мозговой Н.В., Фалеев СВ., Фиртыч Д.А. Теплообмен в канале при вращении ограничивающих дисков в условиях разреженной среды // Процессы теплообмена в энергомашиностроении Тез. докл. регионального межвуз. семинара. Воронеж, 1996. С Л 9-20.

4. Фиртыч Д.А. Моделирование процессов тепломассопереноса в кольцевых каналах турбонасосных агрегатов (ТНА) двигателей летательных аппаратов // XXIII Гагаринские чтения: Тез. докл. Всерос. молодежной науч. конф. М., 1997. С.69-70.

5. Фалеев В.В., Фалеев СВ., Фиртыч Д.А. Тепломассоперенос при сублимации в зазоре между вращающимися дисками // Инженер -но-физический журнал. 1997. Т. 10. №6. С.975-978.

6. Нскравцев Е.Н., Фиртыч Д.А. Некоторые результаты решения проблемы термостатирования элементов конструкций летательных аппаратов // Авиация XXI века: Междунар. науч.-техн. конф. Воронеж, 1999. С.63.

7. Фалеев СВ., Дахин СВ., Фиртыч Д.А. Об экспериментальных исследованиях процесса сублимации в щелевом зазоре между вращающимися дисками // Теплоэнергетика: Межвуз. сб. науч. тр. Воронеж: ВГТУ, 1999. С. 185-189.

8. Фиртыч Д.А. О результатах экспериментального исследования сублимации в щелевом зазоре между вращающимися дисками // Современные аэрокосмические и информационные технологии: Тр. науч.-техн. конф. молодых ученых, аспирантов и студент щеннойдню космонавтики. Воронеж: ВГТУ, 2003. С. 146-14'

ЛР №066815 от 25.08.99. Подписано в печать 05.05.04.

Формат 60x84/16. Бумага для множительных аппаратов. Усл. печ. л. 1,0. Тираж 65 экз. Заказ № /Й.

Воронежский государственный технический университет 394026 Воронеж, Московский просп., 14

i? 1 07 6 8

Содержание диссертации автор исследовательской работы: кандидата технических наук, Фиртыч, Дмитрий Александрович

ОСНОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ.

ВВЕДЕНИЕ.

1. ИНТЕНСИФИКАЦИЯ ТЕПЛООБМЕНА В СИСТЕМАХ

СУБЛИМАЦИОННОГО ТЕРМОСТАТИРОВАНИЯ.

1.1 Состояние вопроса по проблеме сублимационного термостатирования.

1.2 Основные типы систем низкотемпературного сублимационного охлаждения.

1.3 Методы интенсификации и особенности течения процессов тепломассопереноса при сублимации в узких щелевых каналах.

2. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ

ТЕПЛОМАССОПЕРЕНОСА ПРИ СУБЛИМАЦИИ В ЗАЗОРЕ

МЕЖДУ ВРАЩАЮЩИМИСЯ ДИСКАМИ.

2.1 Постановка задачи о массо- и теплопереносе в междисковом пространстве.

2.2 Решение задачи.

3. КОМПЬЮТЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ТЕПЛОМАССОПЕРЕНОСА ПРИ ТЕЧЕНИИ ПРОЦЕССА СУБЛИМАЦИИ В ЩЕЛЕВОМ ЗАЗОРЕ

МЕЖДУ ВРАЩАЮЩИМИСЯ ДИСКАМИ.

3.1. Построение алгоритма для численного анализа результатов процесса сублимации в междисковом пространстве.

3.2. Численный анализ результатов процесса тепломассопереноса при течении процесса сублимации в щелевом зазоре между вращающимися дисками.

4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЦЕССА СУБЛИМАЦИИ В ЩЕЛЕВОМ ЗАЗОРЕ МЕЖДУ ВРАЩАЮЩИМИСЯ ДИСКАМИ.

4.1 Описание экспериментальной установки.

4.2 Описание экспериментальной модели и методики проведения опытов.

4.3 Математическая обработка полученных результатов.

4.4 Результаты экспериментальных исследований.

ВЫВОДЫ.

Введение диссертация по физике, на тему "Моделирование процессов тепломассопереноса в щелевых каналах систем сублимационного охлаждения"

Актуальность темы. Одна из тенденций современного развития новой техники заключается в широком применении криогенных продуктов, таких, как метан, водород, кислород. Применение указанных продуктов в будущем позволит не только во многом решить энергетические проблемы, но и в значительной мере экологические. Особенно это актуально в связи с перспективой широкого развития водородной энергетики. Все это требует совершенствования методов термостатирования при криогенных температурах, и разработки соответствующих технологий и устройств.

Из существующих для этой цели способов одним из наиболее эффективных является сублимационное охлаждение при помощи теплообменных устройств, использующих в качестве рабочих тел различные твердые хладагенты. В настоящее время уже созданы сублимационные аккумуляторы холода, в которых применяются такие хладагенты, как углекислота, азот, аргон и другие. Эти системы предназначены для работы в условиях незначительных тепловых нагрузок.

Целью настоящей работы является моделирование процессов тепломассопереноса при сублимации в узких щелевых каналах и вращении ограничивающих поверхностей.

Для достижения указанной цели были поставлены следующие задачи:

2) разработка методики расчета тепломассопереноса в узких сублимационных каналах, расположенных между вращающимися стенками, одна из которых сублимирует. Отсос сублимирующего пара производится через проницаемую поверхность;

3) построение решения задачи о распределении поля температур в узких сублимационных каналах при изменении скоростей вращения ограничивающих стенах и отсосе паров через проницаемые поверхности при граничных условиях, учитывающих температурный скачок;

Научная новизна

В данной работе исследуется проблема сублимационного термостатирования в междисковом пространстве при условиях вакуума и вращения ограничивающих стенок при тепломассопереносе в условиях вакуума, имеющая важное народнохозяйственное значение для криогенного оборудования в авиакосмической технике и многих других отраслях.

2. Получено точное решение задачи о распределении поля температур в узких сублимационных каналах с граничными условиями, учитывающими температурный скачок для различных способов интенсификации тепломассопереноса: изменении скоростей вращения ограничивающих стенок и отсосе паров через проницаемые поверхности.

4. Создана экспериментальная установка, позволяющая моделировать условия работы сублиматоров при давлениях 1-105 Па и вращении ограничивающих стенок канала при различных скоростях с одновременным отсосом сублимирующих паров через проницаемую стенку.

5. Результаты экспериментальных исследований на моделях сублимационных теплообменников могут использоваться для выработаки практических рекомендаций по обеспечению эффективной работы систем сублимационного охлаждения.

Достоверность результатов. Для теоретического описания изучаемых процессов использовались классические уравнения тепломассопереноса.

Основные выводы и положения диссертации базируются на современных численных методах, применимость которых подтверждена современной расчетной практикой и учитывают физические особенности исследуемых процессов. Сравнение полученных результатов с данными, полученными экспериментальным путем и с результатами других исследований подтверждают их достоверность.

Научная и практическая значимость настоящей диссертационной работы состоит в том, что разработаны математическая модель и методика расчета тепломассопереноса при сублимации в узком зазоре между вращающимися поверхностями, которые дают возможность:

1. Анализировать эффективность охлаждения теплонапряженных элементов конструкций энергоустановок, что позволяет более точно прогнозировать работоспособность подобных конструкций в реальных условиях эксплуатации.

2. Оценивать рациональность способов интенсификации массо- и теплопереноса при течении разреженной или вязкой сред.

3. Проводить экспериментальную оценку влияния давления и скоростей вращения стенок на тепломассоперенос в зазоре.

4. Рассчитывать значения составляющих вектора скорости и температурного поля в зазоре между вращающими дисками с помощью разработанного программного обеспечения.

5. Проектировать и создавать эффективные сублимационные теплообменники.

Разработанные математические модели, аналитические и численные методы решения используются в лекционных курсах кафедры ТиПТЭ «Теплотехника» и «Тепломассообмен». научной конференции "XXIII Гагаринские чтения" (г.Москва, 1997г.) и на региональном межвузовском семинаре по тепломассообмену в Воронежском государственном техническом университете (г.Воронеж, 1996г.)

Публикации. По теме диссертации опубликованы 8 научных работ.

В работах, опубликованных в соавторстве и приведенных в конце автореферата, лично соискателю принадлежит: в /3/ - разработка математической модели для изучения тепломассопереноса при сублимации в щелевом зазоре между вращающимися дисками; в /5/ - проведение численного эксперимента по описанию тепломассопереноса в узком щелевом канале при вращении ограничивающих стенок; в /6/ - проектирование и разработка экспериментальной модели для изучения сублимации в междисковом пространстве; в /7/ - экспериментальное исследование тепломассопереноса в зазоре между дисками, один из которых сублимирует.

В первой глава диссертации рассмотрено состояние вопроса сублимационного термостатирования, изучены уже существующие системы низкотемпературного сублимационного охлаждения, проведено их сравнение и анализ характеристик. Во второй главе данной работы предлагается математическая модель решения задачи о тепломассопереносе в междисковом пространстве при сублимации в зазоре между вращающимися дисками. В главе №3 изложены результаты компьютерного моделирования данных, полученных при решении поставленной задачи. Заключительная часть работы содержит описание экспериментальных исследований процесса сублимации в щелевом зазоре при наличии вращающихся стенок. Приложением к данной работе является пакет программного обеспечения, который даёт возможность получить полную и объективную картину физики течения в канале при наличии вращения дисков.

Заключение диссертации по теме "Теплофизика и теоретическая теплотехника"

ВЫВОДЫ

1. Проведён анализ результатов теоретических исследований по проблеме тепломассопереноса при сублимации в узких щелевых каналах (зазорах).

2. Предложена математическая модель, описывающая поля скоростей и тепловое состояние в узких сублимационных каналах, расположенных между вращающимися стенками, одна из которых сублимирует. На основе предложенной схемы разработана методика расчета поля скоростей в каналах. Отсос сублимирующего пара производится через проницаемую поверхность с учетом проскальзывания.

3. Получено точное решения задачи о распределении поля температур в узких сублимационных каналах при наличии разнообразных способов интенсификации тепломассопереноса: изменении скоростей вращения ограничивающих стенах и отсосе паров через проницаемые поверхности при граничных условиях учитывающих температурный скачок.

4. Составлен пакет программного обеспечения, реализующий разработанные методы расчета температурных полей и позволяющий проводить сравнение и выбор наиболее эффективного метода в зависимости от исходных данных.

5. Создана экспериментальная установка, позволяющая моделировать условия работы сублиматоров при давлениях 1-Ю5 Па и вращении ограничивающих стенок канала при различных скоростях с одновременным отсосом сублимирующих паров через проницаемую стенку.

6. Проведены теплотехнические опыты на моделях сублимационных теплообменников и выработаны практические рекомендации по обеспечению устойчивой работы системы сублимационного охлаждения.

Список источников диссертации и автореферата по физике, кандидата технических наук, Фиртыч, Дмитрий Александрович, Воронеж

1. Завьялов В.Д., Куц С.М. Экспериментальное исследование теплофизических свойств вакуумно- многослойной изоляции при больших температурных напорах // Известия СО АН СССР. - 1972. Т 2, №8. - С. 91-95.

2. Суслов А.Д., Белов В.В., Богаченко В.Н. Выбор оптимальных геометрических соотношений установок на твердом хладагенте // Глубокий холод и кондиционирование. М.: Моск. высш. техн. училище, 1970. С. 66-73.

3. Абрамов Г. И. Минимальная температура криостатирования в системе с твердым водородом // Глубокий холод и кондиционирование. М.: Моск. энерг. ин-т, 1973. С. 130-139.

4. Weinstein A.I., Icdman A.S., Yzoss U.E. Cooling to Cryogenic Temperatures bu Sublimation. Adv. Gryog. Eng., 1964, 9, p. 490-495.

5. Parkinson D.H. Miniature Refrigeration Systems. a Inter. Cryog. Eng. Conference, Madrid, 1964, p. 127-136.

6. Гетманец В.Ф., Михальченко P.C. Вопрос стабилизации температуры с помощью отвердевших газов // Вопросы гидродинамики и теплообмена в криогенных системах. Харьков: ФТИНТ АН СССР, 1973. С. 113119.

7. Опыт разработки бортовых сублимационных аккумуляторов холода / Б.И.Веркин, P.C.Михальченко и др.// Техника низких темпе- ратур. Киев: Наук, думка. 1979. С. 3-21.

8. Ворошилов B.C., Грачев А.Б., Бродянский В.М. Теплоотдачи при контакте тепловыделяющего элемента с поверхностью сублимирующего твердого криоагента // Инж. физ. журн., 1977. Т. 33, № 2. С. 238-242.

9. Справочник по физико-техническим основам криогеники / М.П.Малков, И.Б.Данилов. А.Д.Зельдович и др. -М.: Энергия, 1973.-392 с.

10. Смольский Б.М., Новиков П. А. О механизме тепло- и массообмена при сублимации тел в разреженной среде // Инж. физ. журн. -1962. Т. 5. № II. -с. 41-47.

11. Новиков П.А. Вагнер Е.А. Исследование механизма тепло- и массообмена при сублимации в вакууме // Инж. физ. журн. Т. 15.-X2 5.-C. 788-793.

12. Новиков П. А., Вагнер Е.А., Ахромейко А.М. О некоторых особенностях тепло- и массопереноса при сублимации льда в разреженной газовой среде // Тепло- и массоперенос. Минск: Наука и техника, 1968. С. 298302.

13. Новиков *П. А., Вагнер Е.А. Скорость сублимации льда при низких давлениях // Инж. физ. журн. 1969. - Т. 17. - № 5. - С. 856-860.

14. Лебедев Д.П., Перельман Т. А. Тепло- и массообмен в процессах сублимации в вакууме. М.: Энергия, 1973. - 336 с.

15. Френкель Я.И. Статистическая физика. М.-Л.: Изд-во АН СССР, 1948. - 460 с.

16. Новиков П. А. О некоторых особенностях тепло- и массообмена при сублимации в разреженной среде. // Тепло- и массоперенос. Минск: Ин-т тепло-и массообмена АН БССР, 1965. С. 220-228.

17. Гинзбург A.C. Смолский Б.М., Гисина К.Б. О механизме тепло- и массообмена при сублимациии в условиях вакуума // Тепло- и массообмен при фазовых превращениях. Минск: Наука и техника, 1968. С. 20-33.

18. Гинзбург A.C., Гисина К.Б. Анализ процесса миграциии пара в капилярно-пористых телах при сублимации в условиях вакуума // Инж. физ. журн. 1968. - Т. \А.-№ 6.- С. 983-988.

19. Соловьев В.А. Исследование плотности парогазовой среды в пограничном слое сублимирующего тела // Инж. физ. журн. 1968.-Т. 15. - № 2. - С. 804-808.

20. Лебедев Д.П., Самсонов В.В. Характер внешнего тепло- и масообмена в вакууме в процессе сублимации. // Инж. физ. журн. -1978. -Т. 23. № 3. - С. 424-429.

21. Ермакова Е.А. О механизме теплообмена при испарении в разреженной среде // Процессы фазового превращения в разреженной среде я методы расчета теплофизических аппаратов.-М.: НИИ ХИММАШ, 1961. Т. 36. С. 103-107.

22. Веркин Б.И., Гетманец В.Ф., Михальченко P.C. Теплофизика низкотемпературного сублимационного охлаждения.- Киев: Наук, думка, 1980. 232 с.

23. Выбор оптимальных параметров систем хранения криогенных веществ / В.А.Волосюк. И.С.Житомирский. В.В.Науменко и др. // Криогенная и вакуумная техника. Харьков: ФТИНТ АН УССР. 1974. С. 41-49.

24. Михальченко P.O., Гетманец З.Ф., Исхаков Ю.Ф. К вопросу выборе оптимальных режимов хранения криогенных веществ Н Космические исследования на Украине. Киев: Наук, думка, 1973. С. 90-101.

25. Гетманец В.Ф., Михальченко P.O. К вопросу выбора оптимального расположения экрана криогенных сосудов, охлаждаемых парами//Приборы и техника эксперимента в криогенных системах. Киев: Наук, думка. 1978. С. 1323.

26. Новые направления криогенной техники: Пер. с анг. под ред. Малкова М.П.- М.: Мир. 1966. 440 с.

27. Брекенридж Р. Космические рефрежераторные системы. -Прямое преобразование энергии. -М.: Мир. 1975.- С. 258-274.

28. Исследование процессов тепломассопереноса в системах сублимационного криостатирования: Отчет по НИР (промежуточный). / -Воронежский политехи, ин-т. Тема 12/86; № ГР 01.86.0019530,-Воронеж. 1986. - 96 с. Д.

29. Кошмаров Ю.А., Рыжов Ю.А. Прикладная динамика разреженного газа.- М.: Машиностроение, 1977. 184 с.

30. Исследование течения пара в узких щелях при сублимации в условиях вакуума /П.А.Новиков, Г.Л.Маленко. Л.Я.Любин, В.И.Балахонова Инж. физ. журн. 1972. - Т 22. - № 5. с. 811-817.

31. Распределение давления в узких щелевых каналах при течении разреженного газа с проскальзыванием и фазовым переходом на стенках / Б.М.Смольский, ЛЯ.Любин, П.А.Новиков. Г.Л.Маленко, В.И.Сверщек .- Инж. физ. журн. 1973. - Т. 25. -М 5. - С. 885-892.

32. П.А.Новиков, Л.Я.Любин, В.И.Балахонова. Ламинарное течение пара между параллельными дисками при интенсивной однородной несимметричной сублимации Инж. физ. журн. - 1977. - Т. 33. - Мо 5. - С. 864871.

33. Новиков П.А., Любин Л.Я. Течение одноатомного разреженного Газа в узких щелевых каналах // Инж. физ. журн. 1986. - Т. 51. - № 2. - С. 207-217.

34. Новиков П.А. Любин Л.Я. Течение одноатомного разреженного газа вдоль закрытой части контура щелевого канала // Инж. физ. журн. 1986. - Т. 51.-^4.- (1. 586-594.

35. Новиков П.А. Любин Л.Я., Влияние конечной ширины щелевого канала и нелинейности температурного поля на коэффициент термоэффузии // Инж. физ. журн. 1986. - Т. 51. - № 6. С. 985-990.

36. Новиков П. А. Любин Л. Я., Новикова В. И. Кинетика фазовых превращений на изотермических стенках щелевого канала // Инж. физ. журн. -1987.-Т. 52.-Л&1.-С. 73-80.

37. Новиков П.А., Любин Л.Я., Денисов В.Н. Фазовые превращения в щелевых системах при малых числах Кп // Инж. физ. журн. -1988. Т. 54. -№ 5. -С. 806-813.

38. Новиков П.А., Любин JÏ. Я. Кинетика возгонки тонкого покрытия стенок щелевой системы // Инж. физ. журн. 1988. - Т. 55. - № I. - С. II3-II7.

39. Новиков П.А. Любин Л.Я., Снежко Э.К. Тепло-и массообмен при сублимации-конденсации в цилиндрическом кольцевом зазоре // Инж. физ. журн. 1975 - Т.28. - № 5. - С. 851-859.

40. Новиков П.А., Любин Л.Я. Течение вязкой жидкости в узком зазоре между неплоскими поверхностями // Инж. физ. журн. 1987. - Т.52. - № 4. - С. 569-575.

41. Новиков П.А., Любин Л.Я., Новикова В.И. Течения типа Хил-Щоу между коаксиальными оболочками вращения // Инж. физ. журн. 1987. - Т.52. .№6. С. 940-948.

42. Аристов В.В., Иванов М.С., Черемисин Ф.Г. Решение задачи об одномерной теплопередаче в разреженном газе двумя способами // Инж. физ. журн. Т. 30. № 4. С. 623 626.

43. Гнедовец А.Г., Углов А. А. О тепло- и массопереносе у границы раздела фаз при малых числах Кнудсена // Инж. физ. Журн., 1989. Т. 27 С. 539-548.

44. Новиков П. А. Смольский Б.М. Исследование влияния массообмена на процесс теплообмена при сублимации в разреженной газовсй среде // Инж. физ. журн., 1967. Т. 12, № 4. С. 433-439.

45. Шарипов Ф.М. Щепеткина Т.В. Движение разреженного газа в плоском канале при наличии конденсации на его стенках И ИФж. физ. журн., 1989. Т. 57, № 6. С. 906-912.

46. Бабаджанян Г.А., Мнацаканян Т.Ж. Течение вязкой жидкости в канале с движущейся пористой стенкой // Инж. физ. журн., 1989, Т. 56 № 1. -С. 158.

47. Влияние отсоса на теплообмен в пористых каналах / Г. И. Боброва, Л.Л.Васильев, С.К.Винокуров, В.А.Моргун // Вопросы крио-электротехники и низко-температурного эксперимента. Киев: Наук, думка. 1976. - С. 103-107.

48. Новиков П.А. Любин Л.Я. Анализ автомодельных ламинарных течений в щелевых каналах с одной проницаемой стенкой // Инж. физ. журн. -1985 Т. 49. -№ 3. С. 432-436.

49. Спиридонов Ф.Ф. Течение вязкой жидкости между параллельными дисками при интенсивном одностороннем вдуве // Инж. физ. ЖУрН. 1986. - Т. 50. - № 4. С. 683-684.

50. Jyotirmoy Sincha Roy, Nalin Kanta Chaudhury. Laminar VIsco-Elastic Flow and Heat Transfer Btween Two Stationary Uniformly Porous Discs of Different; Permeability.-Int. J. Heat and Mass Transfer. 1982, vol. 25, Ns 7, pp. 10651069.

51. Гетманец В.Ф., Михальченко P. С. Тепло- массоперенос в плоских щелях при сублимации в вакууме // Вопросы гидродинамики и теплообмена в криогенных системах. Киев: Наук, думка, 1972. выпуск 2. С. 91-97.

52. Новиков П.А., Маленко Г.Л. Тепло- и массоперенос между параллельными горизонтально расположенными пластинами при сублимации в среде разреженного газа // Инж. физ. журн. 1972. - Т. 22. - № I. - С. 87-91.

53. Дахин С.В., Фалеев В.В. Особенности течения процессов тепломассообмена при сублимации в узких щелевых каналах. М., 1992. - 22 С. Деп В ВИНИТИ 13.08.1993, Ns 2629-В92.

54. Дахин С.В., Мозговой Н.В., Ключников В. И. Некоторые экспериментальные данные о теплообмене в сублимационном канале // Теплообмен в энергетических установках и повышение эффективности их работы. Воронеж: Воронеж, политехи, ин-т, 1992 С. 15-19.

55. V.V. Faleev, S.V. Dakhln. V.A. Krekoten. Enhancement of Heat Exchange In the Channel with Sublimation.- The second RUSSIAN-SINO

56. Simposium on Aronautical Slence and Technology. Samara. June, 30 July, 4. 1992, p. 49.

57. Гетманец В.Ф., Михальченко P.C. Тепло- массообмен в плоских каналах в условиях вдува газа с поверхности сублимации // Гидродинамика и теплообмен в криогеных системах. Киев: Наук, думка, 1977. С. 24-35.

58. Особенности течения процессов тепломассопереноса в щелевом зазоре с подвижным сублимирующим диском / Фалеев В.В., Дахин C.B., Дроздов И.Г. // Теплоэнерг. Воронеж, политехи, ин-т. -Воронеж, 1994. -С.9-15. -Рус.

59. Тепломассоперенос в двухщелевом канале при наличии сублимации / Фалеев В.В., Дахин C.B. // Пром. теплотехн. -1994. -16, №4 -6. -С.24-27. -Рус., рез. укр., англ.

60. Особенности численного решения задачи о течении процессов тепломассопереноса в междисковом канале / Дахин C.B., Шуров В.Г. // Регион, межвуз. семин. «Процессы теплообмена и энергомашинстр.», Воронеж, 1996.: Тез. докл. -Воронеж, 1996. -С. 14 -Рус.

61. Фалеев В. В. Сублимация в плоском канале при наличии подвижной и проницаемой стенок // Инж. физ. журн. 1986. - Т. 51. - № I. - С. 125-128.

62. Интенсификация теплообмена в сублимационных каналах с пористой теплонапряженной стенкой / Дахин C.B., Дубанин В.Ю., Фалеев C.B. // Тр. 1 Рос. нац. конф. По теплообмену, Москва, 21-25 нояб., 1994. Т.8. -М., 1994. -С.58-63. Рус.

63. Шлихтинг Г. Теория пограничного слоя.- М.: Наука. 1969. 742 с.

64. Васильева A.B., Бутузов В.Ф. Асимптотические методы в теории сингулярных возмущений: Науч.-теор. пособие.- М.: Высш. шк., 1990. 208 с.

65. Теплотехнический справочник. Изд. 2-е, перераб.: В 3 т. /Под ред. В.Н.Юренева и П.ДЛебедева.- М.: Энергия, 1975. 3 т.

66. Девиен М. Течение и теплообмен разреженных газов. М.: Изд. иностр. лит., 1962. - 186 с.

67. Новиков П.А., Любин Л.Я., Новикова В.И. Течение и тепломассообмен в щелевых системах.- Минск: Наука и техника. 1991. -357 с.

68. Исследование тепло- и массообмена в сублимационных системах теплозащиты и выдача рекомендаций для конструкторской разработки: Отчет по НИР (заключительный)./Воронежский политехи, ин-т. Тема 8/82; № ГР 01.82.1012174.- Воронеж, 1985. - 50 с. Д.

69. Дахин С. В. Тепломассоперенос в двухщелевом канале при наличии сублимации. М. 1993. - 8 с. Деп. в ВИНИТИ 12.07.93. № 1958-В93.

70. Гетманец В.М., Михальченко P.C. Тепломассообмен в плоских каналах в условиях вдува газа с поверхности сублимации. // Киев: Наукова Думка, 1977. С.24-36.

71. Фалеев В.В., Заварзин Н.В. Тепломассоперенос в щелевом зазоре при сублимации вращающейся дисковой стенки. // ИФЖ, 1985. Т.4. С.587-592.

72. Некоторые результаты численного решения задачи о тепломассопереносе в сублимационном дисковом пространстве / Фиртыч Д.А. // Теплоэнергетика: Межвузовский сборник научных трудов. Воронеж: ВГТУ, 1996. С.4-8.

73. About Function of Sublimation Thermostating System of SFC / Firtych D.A. // Proceeding of Fourth UKRAINE RUSSIA - CHINA Symposium on Space Science and Technology. Vol.1, September 12-17, 1996. P.246-247.

74. Теплообмен в канале при вращении ограничивающих дисков в условиях дисков в условиях разреженной среды / Мозговой Н.В., Фалеев C.B.,1 101i1. С.19-20.

75. Тепломассоперенос при сублимации в зазоре между вращающимися дисками / Фалеев В.В., Фалеев C.B., Фиртыч ДА. // Инженерно-физический журнал. 1997. Т. 10. №6. С.975-978.

76. Некоторые результаты решения проблемы термостатирования элементов конструкций летательных аппаратов / Фалеев В.В., Фалеев C.B., Некравцев E.H., Фиртыч Д.А. // Авиация XXI века. Международная научно-техническая конференция. Воронеж, 1999.

77. Об экспериментальных исследованиях процесса сублимации в щелевом зазоре между вращающимися дисками / Фалеев C.B., Дахин C.B., Фиртыч Д.А. // Теплоэнергетика: Межвузовский сборник научных трудов. Воронеж: ВГТУ, 1999. С.185-189.