Способ удаления теплоносителя из систем терморегулирования космических аппаратов

АНИЕ ИЗОБРЕТКНИ скои технике.ффективности ОтОЗ сОВетскихОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ РЕСПУБЛИК ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ ССС СВ:ОМ 1 СВИДСТСЛЬ(56) Бортовая инструкция экипажа "Техническоеобслуживание и ремонт ТОР", ч 1, с 27-34.(54) СПОСОБ УДАЛЕНИЯ ТЕПЛОНОСИТЕЛЯИЗ СИСТЕМ ТЕРМОРЕГУЛИРОВАНИЯ КОСМИЧЕСКИХ АППАРАТОВ(19) 8 (и) 1830857 (1 з) А 1 (51) б 1 56 выпаривания путем сокращения времени проведения процесса. Способ удаления теплоносителя из систем терморегупирования космических аппаратов заключается в сливе теплоносителя и последующем его выпаривании в вакуум через отводящий пары трубопровод при непрерывном измерении давления среды в системе терморегулирования Выпаривание теплоносителя в вакуум прекращают по дости - жении скачкообразного выравнивания давлений в системе терморегулирования и отводящем пары трубопровода на уровне, равном или меньшем статического давления паров в отводящем трубопроводе. 1 ияИзобретение относится к космической технике. в частности к способам контроля выпаривания жидких фракций токсичных теплоносителей гидравлических систем терморегулирования (СТР) космических аппаратов в ходе проведения ремонтно-восстановительных работ экипакем,Способ обладает следующими недостатками: отсутствует обьективный критерий прекращения процесса выпаривания, который гарантирует полное выпаривание жидких фракций, т.е, однозначно не гарантируется безопасность экипажа при разборке гидравлических стыков из-за возможного попадания жидкой фракции в атмосферу отсека; отсутствие объективного критерия прекращения процессе заставляет многократно увеличивать расчетное время процесса выпаривания, однако, при этом увеличивается и время нахождения гидро- магистралей ГТР (из которых производится выпаривание теплоносителя) па вакуумом, чта также снижает безопасность проведения ремонтных рабат; с учетом ТОГО, что способ не гарантирует полного выпаривания жидких фракций теплоносителя, экипаж в ходе проведения разборки гидравлических стыков СТР вынужден использовать средства индивидуальной защиты и изменять режим работы систем обеспечения жизнедеятельноси; учитывая возможность попадания жидких фракций в атмосферу Обитаемых отсеков, появляется необходимость в медика-биологических исследованиях и технических экспериментах, свяэаннцх с функционированием систем обеспечения жизнедеятельности,Цель изобретения - повышение эффективности процесса выпаривания путем сокращения времени проведения процесса.Укаэанная цель достигается тем, что в способе, заключающемся в сливе теплоносителя и последующем ега выпаривании в вакуум через отводящий пары трубопровод при непрерывном измерении давления среды в системе терморегулиравания, выпаривание теплоносителя в вакуум прекращают при достижении скачкообразного выравнивания давлений в системе термарегулирования и отводящем пары трубопроводе на уровне, равном или меньшем статическаго давления паров в отводящем трубопроводе,На чертеже изображена схема участка гидромагистрали СТР.Участок гидрамагистрали содержит трубопровод 1, слой вцпариваемого теплоносителя 2, внутреннюю полость 3 трубопровода. Отводящий пары трубопра 5 10 15 20 25 30 40 50 55 вод 4, клапан 5, измерительные приборы 6 и 7,В качестве теплоносителя использован мнагакампанентнь 4 й тепланаситель, предСтавляющий собой 36,5% водного раствора этиленГликоля с антикоррозионными и антифрикцианными присадками.После открытия клапана 5 и сообщения внутренней полости 3 с забортным вакуумОм Гкосмическим Г 4 растранство 14) давление средь 4 во внутренней полости трубопровода начинает понижаться. При достижении этим давлением значения насыщенных паров теплоносителя, соответствующего его фактической температуре, начинае 1 ся кипение теплоносителя, т,е. процесс выпаривания с выбросам паров жидкой фракции теплоносителя по трубопроводу 4 в вакуум.С приемлемой погрешностью для данного процесса ло 4;но допустить, что фактическая темг 4 ература теплоносителя будет равна темп 8 ратуре сте(на 4( трубопровода. Учить 4 вая, что трубопроводы расположены внутри обитаемых отсеков, их температура будет определяться температурой воздуха Отсеков. 1 ак как для Г 4 аддержания р 8 жима кипения необходима затрата определенного тепла, то фактическая температура трубапроводаь будет на 2 - 3"С меньше температуры воздуха.Таким образом, при выпаривании жидких фракций тепланссителя мы имев дело с процессом кипения жидкостей при низких давлениях, соотвествующих давлениям насыщенных паров при температуре, близкой к гемпературе воздуха в обитаемых отсеках.Так как температура воздуха внутри обитаемых отсеков составляет 20 С, давление, которое установится внутри трубопровода при выпаривании данного теплонослтеля будет равна 1 б мм рт,с 1.Дл(я Даной св ажо считать, чта на уста 44 овившемся режиме выпаривания теплоносителя параметры среды г;нутри таубопровода не изменя 4 атся, так как убыль пара за счет его истеченич в вакуум постоянно восстанавливается за счет кипения жидкости, т,е. с большой степенью достоверности можно принять, чта мы имеем де- лО с истечени 814 пара иэ сасудэ неограниченной емкости.В соответствии с теорией при адиабатическом истечении газов из таких сосудов режим истечения мажет оыть определен из соотношенийдля случая закритического режима истечения; для случая докритического режима истечения,Где Рз - давление внешней среды; Р 1 - давление среды внутри сосуда; К - показатель адиабаты газов. Для данной схемы и теплоносителя Р=1 10 - 10 мм рт.стР 1=16 мм рт.ст.; К = 1,29, т.е, имеем случай закритического истечения пара теплоносителя,Показатель адиабаты практически всех газов лежит в пределах 1,29 - 1,67, Давление внешней среды, т,е. давление окружа ощего космический аппарат пространства, с учетом всех факторов (работа двигателей ориентации, сажение покрытий, красок и т.п,) не превышает 1 10 - 10 мм рт,ст.,Цавление насыщенных паров теплоносителя для температуры 20"С (т,е. давление, п;,и котором ведется выпаривание жидких фракций) находится в диапазоне 10-100 мм рт,ст.Таким образом, можно утверждать, что при выпаривании практически всех применяемых в настоящее время теплоносителей, мы имеем случай закритического истечения пара, при котором скорость истеченля устанавливается равной местной скорости звука.На основании этого для конца отводлщего пары трубопровода справедливо соотношениегР =Р -ЬР2 1 вр 2где Р 2 - статическое давление пара в конце отводящего трубопровода;ЬРр - потери давления на трение в отводящем трубопроводе;,О- плотность пара;а - местная скорость звука в паре.Пренебрегая ввиду незначительности потерями на трение из-за малой плотностл пара, можно считать, что на установившемся режиме выпаривания между давлениями Р 1 и Р 2 существует перепад Давлений, равный скоростному напору.Учитывая, что при выпаривании теплоносителя имеем дело с водяным паром, то величина скоростного напора в данной схеме будет составлять 9 мм рт.ст., т.е, статическое давление в конце отводящего трубопровода будет равно 7 мм рт,ст, Фактически же реал ьный перепад давлений будет несколько больше за счет потерь на трение и за счет понижения давления паров30 Но на практике всегда существует достаточное газовыделенпе из выпаренныхкомпонентов теплоносителя, резиновых уплотнений, материалов Гидросистемы, которое создает остаточный фон давленич науровне 1-3 мм рт,ст, У" еньшение этого фона до давления окружающей среды процессдостаточно длительный,Время снижения давлен,гя Р; до уровняРг может быть определена :,з соотношенияГзакрит "ческий режим),Ч 1 п -Р 2где к воемя снижения давления Р 1 доуровня Г"У - Обьем внутрснней полости выпариваемой глагистрали1 - Диаметр ОтвОДящсГО пары трубопровода,К - показатель адиабаты Газа;В - -азавая постоянная;Тг - температура истекаюшега газа,Р 1 начальное давление Газа в мяГистрали;Р 2 - начальное давление газа в отводяшем пары трубопроводе на устано-.ивйемя пежи 4 е выпаривания в Отводящем трубопроводе из-за температурной депрессии (по экспериментальнымданным эта составляющая равна 2 - 3 ммрт,ст.),В процессе выпаривания теплоносителя давление Р в гидромагистрали СТР будет составлять - 16 мм рт,ст., а давление вконце отводящего трубопровода " 4 - 5 ммрт,ст. (с учетом фактических потерь). Учиты 10 вая, что потерями на трение можно пренебречь, измерять статическое давление пара 2можно практически на любом участке отводящего трубопровода.После полного выпаривания жидких15 фракцлй теплоносителя парообразованиепрекоащается, потери пара за счет его истечения не компенсируются и давление средыР 1 внутри трубопровода начинает понижатьсл, теоретически стремясь к давлению20 окружающей среды,Как только скоростной напор, создаваемыЙ истекающим паром станет равным нулю, т.е. Истечение газа за счетпарообразования прекратится, статические25 давления Р 1 и Р 2 сравняются и в дальнейшем практически вместе будут теоретически стремиться к давлению окружающейсреды,1830857 гфФрумкг ЖЯбУ Составител Техред М.М едакт акова сное каз 415 Тираж Под НПО "Поиск" Роспатента13035, Москва, Ж, Раушская наб/5 оизводственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 10 Иэ этого соотношения следует, что для практических величин Ч,5 - 5 10м; йу=5-15 10 зм; К=1,67;й=30 кг м/кг град; Т = 278-283 К) время снижения давления составляет 0,02 - 0,08 с, т.е. имеем дело со Формула изобретенияСПОСОБ УДАЛЕНИЯ ТЕПЛОНОСИТЕЛЯ ИЗ СИСТЕМ ТЕРМОРЕГУЛИРОВАНИЯ КОСМИЧЕСКИХ АППАРАТОВ, заключающийся в сливе теплоносителя и последующем его выпаривании в вакуум через отводящий пары трубопровод при непрерывном измерении давления среды в системе терморегулирования, отличающийся тем,скачкообразным снижением давления Р 1 до уровня Р 2. С учетом того, что в конце процесса режим истечения пара может стать докритическим, это время возрастает до 5 0,5-1,0 с. что. с целью повышения эффективности процесса выпаривания путем сокраще ния времени проведения процесса, вы паривание теплоносителя в вакуум прекращают по достижении скачкообразного выравнивания давлений в системе терморегулирования и отво дящем пары трубоп роводе на уровне,равном или меньшем статического давления паров в отводящем трубопроводе,Н. Ульшинаргентал Корректор Л, Пилипенк