5. Выводы

Предложена математическая модель теплообмена живой ткани с окружающей средой и с учетом справочных данных о средней температуре кожного покрова человека произведена настройка разработанной математической модели.

Показано, что путем регулирования интенсивности кровообращения в коже и подкожных тканях, живые организмы могут изменять кажущуюся теплопроводность тканей, по крайней мере, на два порядка.

На основании количественных результатов, полученных с использованием разработанной математической модели, объяснен феномен хождения по огню.

Впервые показано, что путем регулирования интенсивности кровообращения, кажущаяся теплопроводность живой ткани может оказаться существенно ниже, чем теплопроводность этой же ткани в отсутствие кровообращения.

На основе анализа характеристик линейки криогенных цистерн с вакуумно-порошковой теплоизоляцией, выпускаемых фирмой «Linde», показано, что увеличение диаметра криогенных цистерн выше 3 м не целесообразно, так как масса и стоимость таких цистерн будут больше, чем аналогичных цистерн диаметром 3 м, необходимый объем которых достигается за счет простого увеличения их длины.

Единственным способом уменьшения потерь криогенных жидкостей при их хранении в крупных резервуарах является переход от вакуумно-порошковой теплоизоляции к более эффективной экранно-вакуумной. Однако этот путь совершенствования криогенных емкостей связан с существенным усложнением технологии их производства и, как следствие, с резким повышением их стоимости.

Альтернативный подход к уменьшению потерь криогенных жидкостей в процессе их хранения основан на совершенствовании теплоизоляции, работающей при атмосферном давлении. Разработка технологии активной тепловой защиты криогенных емкостей, работающей при атмосферном давлении, позволила бы создавать крупные резервуары для хранения криогенных жидкостей с низкими значениями их потерь при хранении.

Проведенные оценочные расчеты показывают, что при скорости газа в зазоре между ребрами 2,6 мм/с, эквивалентная теплопроводность рассмотренного в качестве примера, слоя активной тепловой защиты составляет 0,014 Вт/(м·К). Это значение существенно ниже, чем теплопроводность пористых теплоизоляционных материалов, работающих при атмосферном давлении.

Рассмотрен вариант реализации активной тепловой защиты с замкнутым контуром движения газа внутри каналов. В этом случае потребуется нагнетатель для организации циркуляции газа в активной тепловой защите, потребляющий некоторое количество энергии. Как показывают оценочные расчеты, расход энергии получается относительно не большим. В рассмотренном примере расход энергии имеет величину порядка 1мВт на квадратный метр теплоизолируемой поверхности.

Технология активной тепловой защиты может дать существенный эффект в ракетной технике. Применение активной тепловой защиты с замкнутым контуром циркуляции гелия для водородных баков ракет-носителей позволило бы существенно уменьшить потери водорода на стартовой позиции и в полете ракеты.

ЛИТЕРАТУРА

1. Микусинский Ян. Операторное исчисление. — М.: Изд-во Иностр. лит-ры», 1956. – 366 с.

2. Лайтфут Э. Явления переноса в живых системах. — М.: Изд-во Мир, 1977. – 518 с.

3. Kaviany M. Principles of Heat Transfer in Porous Media, New York: Springer-Verlag,  1995. — 572 p.

4. Song K., Choi S., Scotti S. (2006). Transpiration cooling experiment for scram-jet engine combustion chamber by high heat fluxes// Journal of Propulsion and Power.  2015. № 22(1).  P.96–102.

5. Eckert E.R.G., Cho, H. H. (1994) Transition from transpiration to film cooling// International Journal Heat Mass Transfer.  1994 № 37(1).  P.3–8.

6. von Wolfersdorf J. (2005). Effect of coolant side heat transfer on transpiration cooling// HeatMass Transfer.  2015. — № 41 P. 327–337.

7. Порхун А.И., Порхун Л.Д. Активная тепловая защита объектов// Инженерно-физический журнал. – 1989. – Т. 57. – № 5. С. 729-735.

8. Кравченко М.Б. Простой способ повышения эффективности прямых ребер// Холодильная техника и технология. — 2007.  № 5.  С. 59-65.

9. Шаробайко В.И. Биохимия продуктов холодильного консервирования. – Москва: Изд-во Агропромиздат, 1991. – 255 с.

10. [Электронный ресурс]. Cryogenic Standard Tanks LITS 2. Режим доступа: www.linde-plantcomponents. com.

11. [Электронный ресурс] Saturn V News Report. Режим доступа: http://history.msfc.nasa.gov/saturn_apollo/ saturnv_press_kit.html.

12