В.В.Кошлаков, аспирант
Исследовательский центр им.М.В.Келдыша, Москва, Россия
В настоящее время в Центре Келдыша проводятся работы по исследованию процессов теплообмена в тепловых аккумуляторах (ТА). Тепловой аккумулятор, представляет собой теплообменное устройство , в котором накопленная энергия передается протекающему через него рабочему телу.Высокотемпературный электронагревательный тепловой аккумулятор солнечной электродвигательной установки должен обеспечивать нагрев рабочего тела перед его подачей в камеру сгорания. Тепловой аккумулятор включает в себя электронагревательную систему, теплоаккумулирующий блок с каналами для протока рабочего тела – водорода, а также тепловую изоляцию, состоящую из высокотемпературной и низкотемпературной секций.
Тепловой аккумулятор должен работать в режимах:
- протока холодного рабочего тела (без разогрева ТА);
- накопления тепловой энергии (зарядки) без протока рабочего тела;
- сброса тепловой энергии (разрядки) с нагревом рабочего тела.
В данной работе с целью определения возможностей работы теплового аккумулятора и оптимальных геометрических и тепловых параметров макета аккумулятора ТАКК-200 были проведены параметрические исследования теплового состояния данного макета ТА. С этой целью был разработан пакет прикладных программ, который позволяет решать сопряженные нестационарные задачи теплопроводности, конвективного и лучистого теплообмена. С помощью пакета программ были проведены параметрические расчеты для определения влияния теплофизических характеристик материалов конструкции ТА на режимы его работы. Согласно практическим требованиям предъявляемых тепловым аккумуляторам были проведены расчеты с целью выбора оптимальных параметров тепловой защиты ТА.
Анализ полученных расчетных данных показал, что изменение теплофизических характеристик элементов конструкции ТА в диапазоне существующих разбросов оказывает существенное влияние на процесс разрядки ТА, и практически не влияет на процесс нагрева ТА. Также были проведены параметрические исследования, в которых менялись граничные условия (полная теплоизоляция и с наличием тепловых потерь через границу ТА). Проведенные расчеты позволили определить параметры оптимальной тепловой изоляции необходимые для обеспечения требуемых условий работы данной конструкции теплового аккумулятора.
Предложены рекомендации для проектирования тепловых аккумуляторов в соответствии с оптимальными параметрами, полученные из параметрических расчетов.
Литература
- Кутателадзе С.С. «Справочник по теплопередачи»
- Чудновский А.Ф. «Теплофизические характеристики дисперсных материалов»
