Аэрохолодильная установка для исследования процессов обледенения объектов


 


Владельцы патента RU 2432559:

Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России) (RU)

Аэрохолодильная установка предназначена для исследования в лабораторных условиях процессов обледенения различных объектов. Аэрохолодильная установка представляет собой помещение с гидрофобным покрытием стен, пола и потолка, в котором установлены аэродинамическая труба вентиляторного типа с разомкнутым контуром и система подачи воды в поток воздуха в виде капель заданного размера. Требуемая для исследования обледенения температура воздуха в камере устанавливается за счет нагнетания в нее холодного воздуха, охлаждаемого в холодильной машине. Истекающая из аэродинамической трубы струя для улучшения ее смешения с окружающим воздухом разбивается с помощью сеток и обтекателя, установленных от выходного сечения трубы на расстоянии не менее 7 диаметров выходного сечения трубы, при этом скорость потоков воздуха в помещении не должна превышать 0,5 м/с. Техническим результатом изобретения является создание аэрохолодильной установки, обеспечивающей исследование процессов обледенения в лабораторных условиях вне зависимости от погоды. 1 ил.

 

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в авиационной промышленности при исследовании процессов обледенения различных объектов, например самолетов.

При полете самолетов в облачной атмосфере, насыщенной переохлажденными до низких температур водяными каплями, происходит обледенение важнейших агрегатов самолета, приводящее к ухудшению его аэродинамических и летных качеств. От решения задачи обледенения во многом зависит безопасность и регулярность полетов самолетов.

Для исследования обледенения в лабораторных условиях необходимо иметь поток охлажденного до низких температур воздуха, насыщенного каплями воды. Такой поток создается в аэрохолодильных установках, представляющих собой аэродинамические трубы, в которых используемый воздух предварительно охлаждается в специальных холодильных установках, а капли создаются в распылителях воды (см. Р.Х.Тенишев и др. «Противообледенительные устройства летательных аппаратов». Издательство Машиностроение, 1967, стр.291-293). Такие установки позволяют исследовать обледенение независимо от времени года и погодных условий.

Недостатком таких установок является их большая энергоемкость и соответственно большая стоимость часа работы.

Из известных установок для исследования процессов обледенения наиболее близкой по технической сути является установка, представляющая собой аэродинамическую трубу вентиляторного типа с разомкнутым контуром, содержащая систему подачи воды в поток воздуха в виде капель заданного размера (Г.П.Клеменков и др. «Моделирование процессов обледенения летательных аппаратов в аэроклиматических трубах». Теплофизика и аэромеханика, 2008, том 15, №4, стр.563-572). В этой установке через аэродинамическую трубу прокачивается воздух из атмосферы.

Недостатком такой установки является то, что проведение исследований на ней возможно только в зимних условиях при отрицательных температурах атмосферного воздуха.

Задачей предлагаемого изобретения является создание высокоэкономичной аэрохолодильной установки для исследования процессов обледенения независимо от времени года.

Техническим результатом изобретения является создание аэрохолодильной установки, обеспечивающей исследования процессов обледенения в лабораторных условиях вне зависимости от погоды.

Решение задачи и технический результат достигаются тем, что аэрохолодильная установка, содержащая аэродинамическую трубу вентиляторного типа с разомкнутым контуром с открытой рабочей частью и водораспыливающую систему, установлена в помещении с гидрофобным покрытием стен, пола и потолка, заполненном холодным воздухом, а по оси трубы на расстоянии от выходного сечения, составляющем не менее 7 диаметров выходного сечения трубы, установлены набор сеток и обтекатель, при этом размеры помещения выбраны такими, чтобы скорость потоков воздуха в помещении не превышала 0.5 м/с.

На чертеже представлена принципиальная схема предлагаемой установки.

Установка содержит аэродинамическую трубу вентиляторного типа с разомкнутым контуром с открытой рабочей частью 1 и водораспыливающую систему 2, установленные в помещении 3, охлаждаемом приточным холодным воздухом, с расположенными в ней набором сеток 4, обтекателем 5 и исследуемым объектом 6. Стены камеры, пол и потолок покрыты гидрофобным материалом, например кафельными плитками.

Требуемая температура воздуха в помещении обеспечивается за счет нагнетания в него воздуха, охлажденного в воздухоохладителе 7 холодильной машины 8. Например, охлаждение воздуха в помещении объемом ~400 м3 до температуры -18°C обеспечивается холодильной машиной с воздухоохладителями фирмы «Bitzer» (Германия) холодопроизводительностью ~3.5 кВт. Объем помещения ~400 м обеспечивает работу аэродинамической трубы с площадью выходного сечения сопла 0.09 м2 при скорости потока 50 м/с. Экономический эффект при этом достигается за счет многократного использования холода, запасенного в охлажденном воздухе, прокачиваемом через аэродинамическую трубу.

Истекающая из трубы струя обладает достаточно большой энергией, которая может вызвать движение воздуха в объеме помещения, нарушить работу аэродинамической трубы и создать дискомфортные условия для работы исследователей. Для того чтобы погасить энергию струи за ее начальным участком, равным ~7 диаметрам выходного сечения трубы, установлены сетки и обтекатель, разбивающие струю и улучшающие ее смешение с окружающим воздухом.

Для обеспечения нормальной комфортной работы персонала в помещении во время исследований необходимо, чтобы скорость потоков воздуха в объеме помещения не превышала ~0.5 м/с. Такая скорость обеспечивается за счет выбора размеров камеры.

Процедура работы предлагаемой установки заключается в следующем.

В помещении 3 за счет нагнетания охлажденного воздуха из воздухоохладителя 7 холодильной машины 8 устанавливается требуемая температура воздуха. Затем включается аэродинамическая труба 1 и из распылителя воды 2 подаются распыленные капли. На исследуемом образце 6 проводится наблюдение процесса обледенения. Энергия истекающей из трубы струи гасится с помощью сеток 4 и обтекателя 5 за счет улучшения ее смешения с окружающим воздухом.

При необходимости для поддержания температуры воздуха в помещении на постоянном уровне проводится дополнительное нагнетание охлажденного воздуха. Вода, сконденсированная на стенках камеры, отводится из нее после завершения испытаний.

Аэрохолодильная установка для исследования процессов обледенения объектов, содержащая аэродинамическую трубу вентиляторного типа с разомкнутым контуром с открытой рабочей частью и водораспыливающую систему, отличающаяся тем, что аэродинамическая труба и водораспыливающая система установлены в помещении с гидрофобным покрытием стен, пола и потолка, заполненном холодным воздухом, по оси трубы на расстоянии от выходного сечения, составляющем не менее 7 диаметров выходного сечения трубы, установлены набор сеток и обтекатель, при этом размеры помещения выбраны такими, чтобы скорость потоков воздуха в помещении не превышала 0,5 м/с.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к контролю качества измерения массовой плотности для многофазной смеси флюидов, а также к определению фактического значения характеристического отношения смеси флюидов и фактического значения параметра, воздействующего на характеристическое отношение смеси флюидов, для многофазной смеси флюидов.

Изобретение относится к области строительства атомных электрических станций, в частности к испытанию герметичных защитных оболочек реакторных отделений на прочность и герметичность.

Изобретение относится к области экспериментальной аэрогазодинамики и может быть использовано в импульсных установках для нагрева сжатого давлением газа, когда при моделировании и экспериментальном исследовании струйных течений в вакуумных камерах требуется импульсный нагрев сжатого воздуха давлением 10-30 МПа до температуры 500-600 К и выше.

Изобретение относится к области аэродинамических испытаний, в частности к установкам для исследования режима реверса тяги силовой установки летательного аппарата при движении летательного аппарата по взлетно-посадочной полосе.

Изобретение относится к аэродинамическим испытаниям на установках для исследования аэродинамических характеристик летательных аппаратов при работе силовой установки в режиме реверса тяги при движении летательного аппарата по взлетно-посадочной полосе.

Изобретение относится к оборудованию для научно-исследовательских работ. .

Изобретение относится к области авиации, а именно к способам идентификации аэродинамических характеристик при проведении исследований летательных аппаратов. .

Изобретение относится к технике проведения климатических испытаний различных, в частности радиотехнических, изделий. .

Изобретение относится к испытательной технике, а именно к испытаниям подкрановых конструкций. .

Изобретение относится к экспериментальной аэродинамике, в частности для исследований нестационарной аэродинамики машущего крыла

Изобретение относится к ракетной технике, а именно к стендовому оборудованию, предназначенному для гидроиспытаний корпусов ракетных двигателей на твердом топливе (РДТТ) на внутреннее давление

Изобретение относится к аэродинамическим испытаниям авиационной техники

Изобретение относится к области теории управления, а именно к способам определения постоянных времени формирования пограничного слоя упруго опертой жесткой пластины на основе оценки устойчивости упругих пластин при дозвуковом обтекании потоком газа, и может быть использовано в авиационной технике

Изобретение относится к области экспериментальной аэродинамики и может быть использовано для получения гиперзвукового потока газа в диапазоне чисел Маха 4-20 в лабораторных условиях

Изобретение относится к области экспериментальной аэродинамики и может быть использовано для получения гиперзвукового потока газа в диапазоне чисел Маха 4-20 в лабораторных условиях

Изобретение относится к испытательным машинам, а конкретно к каплеударным испытательным установкам

Изобретение относится к экспериментальной аэродинамике летательных аппаратов и может быть использовано при динамических испытаниях моделей различных летательных аппаратов в аэродинамической трубе

Изобретение относится к космической технике, в частности к способам изготовления телекоммуникационных спутников, в составе которых применяется система терморегулирования (СТР) с двухфазным теплоносителем - например, аммиаком
Наверх