Исследование динамики изменения температуры универсальной криогенной поверхности с помощью метода конечных элементов
DOI:
https://doi.org/10.26577/RCPh.2022.v80.i1.08Ключевые слова:
криогенные линии, криожидкости, метод конечных элементов, температурное распределение, теплопроводность, криогенное охлаждениеАннотация
В рамках данной работы представлено исследование температурного распределения на универсальной криогенной поверхности при ее охлаждении до азотных температур. Методами компьютерного моделирования, в частности методом конечных элементов, были получены температурно-временные зависимости, возникающие при охлаждении поверхности с помощью теплообменных трубок разного диаметра, находящихся внутри поверхности на равном друг от друга расстоянии. Варьированием диаметра теплообменных труб было выявлено его влияние на интенсивность охлаждения при рассмотрении объемного распространения температуры: больший диаметр теплообменной трубки приводит к более равномерному охлаждению поверхности. Кроме этого, больший диаметр отверстий приводит к более быстрому достижению температурного равновесия на всей исследуемой поверхности. При использовании 7 мм диаметра отверстий, достижение температурного равновесия достигалось спустя 70 секунд после начала охлаждения, между тем как 5 мм и 3 мм диаметры отверстий достигали температурного равновесия через 90 и 100 секунд соответственно. Полученные результаты позволят производить более качественное охлаждение при проектировании универсальных криогенных поверхностей, используя для этого теплообменные трубки с определенными геометрическими параметрами.
Библиографические ссылки
2 E. E. Benson, Critical reviews in Plant sciences 27, 141-219 (2008).
3 M. V. Zagarola, K. J. Cragin and J. A. McCormick, Cryogenics 111, 103172 (2020).
4 D. Popov et al., Applied Thermal Engineering 153, 275-290 (2019).
5 H. Vaghela, V. J. Lakhera and B. Sarkar, Heliyon 7, e06053 (2021).
6 Z. Jiang et al., Construction and Building Materials 257, 119456 (2020).
7 L. Li and M.Yan, Journal of Alloys and Compounds 823, 153810 (2020).
8 A. Bergant, A. R. Simpson and A. S. Tijsselingm, Journal of fluids and structures 22, 135-171 (2006).
9 A. Bergant et al., Journal of Hydraulic Research 46, 382-391 (2008).
10 G. Agrawal, S. Sunil Kumar and D. K. Agarwal, Journal of Thermal Science and Engineering Applications 8, (2016).
11 K. Yuan et al., Journal of Low Temperature Physics 150, 101-122 (2008).
12 M. He et al., Progress in Nuclear Energy 141, 103952 (2021).
13 G. Guggilla et al., Journal of Heat Transfer 143, 061602 (2021).
14 B. Franz, A. Sielaff and P. Stephan, Microgravity Science and Technology 33, 1-16 (2021).
15 A. V. Dedov et al., Heat Transfer Engineering, 1-13 (2021).
16 H. Karademir et al., Journal of Thermal Engineering 7, 483-549 (2021).
17 A. Manera et al., International journal of multiphase flow 32, 996-1016 (2006).
18 K. Yuan, Y. Ji and J. N. Chung, International journal of heat and mass transfer 50, 4011-4022 (2007).
19 H. Hu, J. N. Chung and S. H. Amber, Cryogenics 52, 268-277 (2012).
20 J. Johnson and S. R. Shine, Cryogenics 71, 7-17 (2015).
21 S. R. Darr et al., 53rd aiaa aerospace sciences meeting, 0468 (2015).
22 S. R. Darr et al., International Journal of Heat and Mass Transfer 103, 1243-1260 (2016).
23 S. R. Darr et al., International Journal of Heat and Mass Transfer 103, 1225-1242 (2016).
24 F. Moukalled and M. Darwish, Journal of Computational Physics 168, 101-130 (2001).
25 C. M. Xisto et al., International Journal for Numerical Methods in Fluids 70, 961-976 (2012).
26 L. Yu, S. Diasinos and B. Thornber, Computers & Fluids 214, 104748 (2021).
27 T. H. Shih et al., Computers & fluids 24, 227-238 (1995).
28 M. F. El-Amin et al., Heat and mass transfer 46, 943-960 (2010).
29 J. H. Lu, H. Y. Lei and C. S. Dai, International Journal of Heat and Mass Transfer 114, 268-276 (2017).
30 J. Yang et al., International Journal of Heat and Mass Transfer 134, 586-599 (2019).
31 S. Darr et al., npj Microgravity 2, 1-9 (2016).
