EVALUATION OF ICE GROWING SPEED IN ICE GENERATORS USING CONTEMPORARY METHODS OF COMPUTER SIMULATION

The results of this investigation allow more effective calculation of ice generating machines.

Гаранов С. А., к.т.н. Жаров А.А., Пронский Д.Ю., Соколик А.Н.

S.A. Garanov, A.A. Zharov, DPh, D.Yu. Pronskiy, A.N. Sokolik

Донцова Екатерина Сергеевна, Навасардян Екатерина Сергеевна

Россия, Москва, МГТУ им. Н.Э. Баумана, кафедра «Холодильная, криогенная техника, системы кондиционирования и жизнеобеспечения»

105005, Москва, 2-я Бауманская ул., д. 5

8-916-203-51-12

katyon@mail.ru
Компьютерное моделирование качества сверхпроводящих свойств ВТСП производится с целью получения данных о допустимых параметрах распределения кристаллических дефектов, при которых гарантируется критический ток. Полученные данные можно использовать для управления процессом получения сверхпроводника с гарантированным качеством его сверхпроводящих свойств.

Как известно, применение ВТСП в массовом масштабе ограничивается длиной проводов, выполненных из сверхпроводящей керамики. Длина сверхпроводника определяется длиной так называемого «сверхпроводящего кластера», то есть существованием идеально структурированного пути от начала провода до его конца. Естественно, что под идеальной структурой понимается часть материала ВТСП без микрокристаллических дефектов.

Основными видами дефектов являются дислокации и межгранульные плоскости. Из-за специфики технологического процесса получения ВТСП эти кристаллические дефекты имеют ярко выраженную тенденцию к определенной пространственной ориентации. Они располагаются в основном в продольном и поперечном направлении сверхпроводника.

Известно, что задачу о существовании некоторого «идеального кластера» в среде с дефектами математики относят к теории протекания. Поэтому при моделировании используются известные методы и алгоритмы этой теории. Специфика моделирования присутствует в методах генерации распределения дефектов, отображающая их особенности в реальных кристаллах ВТСП.

Для моделирования существования идеального кластера используется плоская 2D-модель. Модель представляет собой плоскую сетку, в которой существуют связи элемента c его соседями подобно межатомным связям в кристалле. Дефект моделируется разрывом связи. Имеется возможность задавать различное количество дефектов, их длину и ориентацию на плоскости. После каждой генерации распределения дефектов производится поиск идеального сверхпроводящего кластера. Результаты поиска и параметры сгенерированного распределения дефектов документируются.

Таким образом, получается статистическая выборка результатов моделирования. По этой выборке можно определить допустимые показатели распределения кристаллических дефектов, при которых гарантируется обязательное существование сверхпроводящего кластера в ВТСП.

Количественные показатели распределения присутствующих дефектов могут приниматься как для проектирования и управления технологическим процессом изготовления сверхпроводящей керамики, так и в экономических расчетах.
COMPUTER SIMULATION OF SUPERCONDUCTING PROPERTIES QUALITY OF HTSC BY THE THEORY OF FLOWING

A computer modeling of the superconducting properties quality of HTSC made to obtain data about the allowable parameters of the crystal defects disposition, which guarantee the critical current. The obtained data can be used to manage the process of obtaining a superconductor with a guaranteed quality of its superconducting properties.

Черненко Д.В., Делков А.В., Ходенков А.А.

Россия, Красноярск, Сибирский государственный аэрокосмический университет

имени академика М. Ф. Решетнева

Техническая сторона вопроса обуславливает использование возобновляемых источников (энергии солнца, термальных вод и т.п.) или утилизацию выбросов ТЭС. В этом случае возникает проблема низкопотенциальности используемого тепла: на выходе паровой турбины температура отработавшего пара колеблется в районе 100 °С, эффективный тепловой поток солнечной энергии меньше. В таких условиях актуальность приобретают тепловые двигатели на низкокипящем рабочем теле (НРТ). Затраты на парообразование таких рабочих тел значительно меньше, чем, например, для воды. В качестве теплового двигателя ввиду низких уровней энергии тела целесообразно использовать паровую турбину.

В связи с изложенным выше возрастает потребность анализа, расчета и проектирования подобных установок. В ходе исследований авторы предприняли попытку решить эту задачу.

С учетом аналогии работы установки по принципу паротурбинной установки (ПТУ) на водяном паре, для ее работы был взят цикл Ренкина. Термодинамический анализ цикла показал КПД порядка 16 %.

На основе цикла была спроектирована установка ПТУ на низкокипящем рабочем теле (НРТ) – фреоне R22 (рис.1).

Принцип работы установки следующий. Хладагент получает тепло от источника (горячая вода) в испарителе (И), за счет чего он испаряется и нагревается. После этого хладагент поступает на экспериментальный участок, где расширяется с отводом энергии в турбине (Т). Давление и температура хладагента при этом снижаются. Далее хладагент поступает в конденсатор (К), где конденсируется за счет взаимодействия с источником холода (холодная вода). Жидкий хладагент сливается в ресивер, откуда отбирается циркуляционным насосом Н и подается в конденсатор.

Для испытания ПТУ на НРТ был разработан экспериментальный стенд с системой измерения. Целью эксперимента является исследование работы паротурбинной установки на фреоне R22 и получение характеристик турбины. В ходе эксперимента с узловых точек установки снимаются данные температуры, давления, расхода и др., на основании чего по разработанному алгоритму обработки данных рассчитываются энергетические и кинематические параметры рабочего процесса.

В настоящее время ведется изготовление, монтаж и комплектация испытательного стенда.

Результаты теоретических исследований показали актуальность разработки эффективных ПТУ НРТ. Проведенный термодинамический анализ выявил КПД установки в районе 16%, что является высоким показателем для подобного рода установок. Созданы расчетно-конструкторские методики и алгоритмы анализа эффективности подобных установок.

Разработка подобных установок – актуальное и перспективное направление альтернативной энергетики.

Chernenko D.V., Delkov A.V., Hodenkov A.A.
THE PROSPECTS OF THE USE OF STEAM TURBINES AT LOW-BOILING WORKING BODY AS ALTERNATIVE SOURCES OF ENERGY

Siberian State Aerospace University named after academician M. F. Reshetnev, Russia,

Krasnoyarsk

delkov-mx01@mail.ru
The prospects of the use of steam turbines at low-boiling working body as consumers renewable and low-grade sources of energy are estimated. The installation scheme is developed.


К расчету системы терморегулирования малого космического аппарата негерметичного исполнения

Зуев А.А., Танасиенко Ф.В.

СТР является одной из ключевых систем КА, она во многом определяет внешний облик спутника, так как именно от способа отвода тепла идет его компоновка. Она является той основой, от которой отталкивается проектант.

Для моделирования теплового режима СМКА был применён метод конечных разностей, в котором конструкция разбивается на ряд изометрических расчётных узлов. Для каждого узла были рассчитаны тепловые связи (кондуктивные и радиационные).

Расчёт необходимой площади радиационных поверхностей и мощности электрообогрева был произведён исходя из «горячего» и «холодного» случаев.

“Горячий” случай характеризуется следующими основными параметрами:

• 
  солнечная постоянная _
  
• 
  тепловыделение бортовой аппаратуры максимально
  
• 
  значения оптических коэффициентов на конец САС
  
• 
  теневой участок орбиты отсутствует
  



• 
  минимальное тепловыделение бортовой аппаратуры
  
• 
  значения оптических коэффициентов в начале САС
  
• 
  электрообогреватель отключён
  
• 
  продолжительность тени Земли максимальная