Background Image
Previous Page  2 / 10 Next Page
Information
Show Menu
Previous Page 2 / 10 Next Page
Page Background

А.В. Тарасова, Г.Н. Товарных

2

Низкая плотность и низкая температура кипения жидкого водо-

рода затрудняют его использование для продолжительных космиче-

ских полетов. Переход на шугообразный водород позволит повысить

плотность и увеличить хладоемкость, а следовательно, увеличить

время хранения водорода. Результаты исследований по применению

шугообразного водорода в качестве ракетного топлива показали, что

по сравнению с применением насыщенной жидкости можно увели-

чить массу полезного груза и соответственно уменьшить потери топ-

лива.

Исследование процессов охлаждения, хранения и транспорти-

ровки криопродуктов в неустановившихся режимах при наличии

внешних теплопритоков, фазовых переходов и вибрационных

нагрузок имеет важное значение. В работах [1, 2] приведены ре-

зультаты численного решения задачи о плавлении шугообразного

криопродукта в цилиндрической емкости. Использованию предва-

рительного охлаждения жидкостей с целью уменьшения их потерь

при хранении посвящена работа [3]. Методика расчета положения

подвижной границы с учетом плавления твердой фазы представлена

в работах [4–8].

В настоящей статье получены приближенные формулы для опре-

деления времени плавления шугообразного криопродукта в сфериче-

ской емкости.

Шуга рассматривается как квазижидкая среда. Плавление проис-

ходит как под действием тепловых потоков, поступающих со сторо-

ны твердых стенок, имеющих контакт с шугой, так и под действием

теплового потока, поступающего к шуге сверху, со стороны чистой

жидкости. При этом принимается предположение о том, что темпера-

тура в чистой жидкости распределена в вертикальном направлении

по линейному закону (рис. 1).

Балансное условие Стефана для шуги, частично заполняющей

сферическую полость, имеет вид

нас пл

б ж

ж

пл тв

0

,

T T

q S

S dt L

dV

 

  

  

(1)

где

q

— удельный тепловой поток;

ж

— теплопроводность жидкой

фазы;

t

— время;

пл

L

— теплота плавления;

тв

— плотность твердой

фазы;

нас

T

температура насыщенных паров (температура границы

раздела жидкость — пар);

— концентрация твердой фазы в шуге;

dV

— элементарный объем, в котором происходит плавление шуги

(другие обозначения — см. подпись к рис. 1).