Устройства подвода и отвода тепла в космосе

В космическом пространстве вне пределов атмосферы планет единственным видом теплообмена КА с окружающим его пространством (если исключить процессы, связанные с выбросом масс) является теплообмен излучением. Поверхность КА поглощает падающую на нее лучистую энергию и в свою очередь излучает в окружающее пространство энергию, равную сумме поглощенной и подведенной изнутри. Для КА, находящихся в окрестностях планет, имеющих атмосферу, внешним источником нагрева может стать тепловая энергия, выделяющаяся как при столкновении его поверхности с молекулами газа. Для Земли эта энергия существенна на высотах 30 менее 200 км, а на высотах более 250 км она настолько мала, что практически не влияет на температуру поверхности КА.

Коэффициенты As и e обычно называют тепловыми радиационными характеристиками поверхности. Подбирая материалы с одной и той же степенью черноты, но с различными коэффициентами поглощения солнечной радиации, можно, при прочих равных условиях, получать различные температуры поверхности, освещаемой Солнцем.

Учитывая, что тепловой поток, излучаемый поверхностью, в соответствии с законом Стефана - Больцмана пропорционален температуре в четвертой степени и степени черноты поверхности, для элемента поверхности КА уравнение теплового баланса будет иметь вид

где m_i, C_i, T_i - масса единицы поверхности элемента КА, его теплоемкость и температура соответственно;

Ф_солнi, Ф_отрi, Ф_собi - солнечный тепловой поток, тепловой поток, отраженный от планеты, и собственное излучение планеты, падающие на эту поверхность;

Ф_внi - тепло, подведенное от смежных элементов;

τ - время;

σ - постоянная закона Стефана - Больцмана.

коэффициенту поглощения солнечной радиации A_S

Отвод. При поддержании температур циркулирующего теплоносителя в заданных пределах теплоноситель кроме переноса тепла будет стабилизировать и температуру элементов, имеющих непосредственный тепловой контакт с ним. Так, нуждающиеся в охлаждении приборы устанавливают на термостатируемые платы, через которые циркулирует теплоноситель, или подают теплоноситель непосредственно в приборы для охлаждения теплонапряженных элементов. В качестве теплоносителей используют углеводороды, кремний- органические жидкости, фреоны, водные растворы этиленгликоля, воду и т. п. Для передачи тепла на небольшие расстояния и отвода его от источников с большой плотностью тепловыделения могут быть использованы тепловые трубы – устройства в виде замкнутого герметичного объема, заполненного рабочим телом и покрытого изнутри смачиваемой капиллярно-пористой структурой.

 

Теплообмен в жрд