Контрольная работа на тему Холодильная, криогенная техника и системы жизнедеятельности.

Введение:

НАСА приступила к рассмотрению вопроса о том, как можно интегрировать систему, основанную на использовании найденных на месте ресурсов (ISRU), в полноценную двигательную установку в рамках ее геологоразведочных архитектур (ISRU, по сути, использует то, что уже существует в месте, чтобы снизить массу или стоимость отправки). В течение последних двадцати с лишним лет НАСА разрабатывает технологию, позволяющую массовое производство ракетного топлива на поверхности как Марса, так и Луны. Большая часть этой работы была сосредоточена на производстве ракетного топлива (обычно смеси кислорода и метана, иногда водорода) из атмосферы (только на Марсе) путем разрушения воды, обнаруженной в инородном реголите, или даже нагревания реголита (в основном это окисленные металлы), которые выделяют кислород. Поскольку номинальные нормы производства топлива намного ниже, чем требуемые скорости подачи двигателю в режиме реального времени, необходимо разработать методологию для удержания и хранения топлива, до его фактической подачи двигателю.
Типичные химические двигательные установки на основе кислорода и метана хранят пропелленты в виде криогенных жидкостей из-за увеличения плотности в несколько сотен раз, что значительно уменьшает объем (и, следовательно, массу) резервуаров, необходимых для космического корабля. Обычно работа по выделению энергии из ракетного топлива, для перевода его в состояние жидкости, выполняется на Земле. Этот процесс является энергоемким из-за изменения энергетического состояния от пара к жидкости, а также из-за малоэффективности процесса, запускаемой системы охлаждения. Потребность в энергии определяет размеры как системы производства электроэнергии, так и системы отвода тепла. Таким образом, за сжижение выходит тройная плата, которую необходимо платить систематически, чтобы уменьшить всю массу системы. Для многих небольших миссий, предполагающих возврат на Землю, может быть более эффективным перевозить свои собственные пропелленты, которые могут выдержать всю поездку, чем задействовать использование найденных на месте ресурсов (ISRU) и сжижение топлива.

Фрагмент текста работы:

Cryogenic polygeneration for green data centre
Fadhel Ayachia, Lizhong Yanga, Jia Yin Szea, Alessandro Romagnolia,
(extract)
Conclusion
In this paper, the investigated (причастие 2) cryogenic energy system is proposed (причастие 2) as a new strategy to meet (инфинитив) green practices and operational cost savings (герундий), especially for the data centres located (причастие 2) in the warm and humid climates, where the use of the economizer mode is not optional. The study has emphasized (причастие 2) that by exploiting (герундий) the liquid Nitrogen as a by-product of the air separation plants, the cryogenic polygeneration leads to promising PUE values less than 1.2.
The study has also indicated (причастие 2) that, through an electrical-load-following control strategy, the multistage design presents 30% lower consumptions of liquid Nitrogen than the single-stage design. Even though electrical-load following (герундий) is the convenient off-grid control strategy since it can fully supply (инфинитив) the IT load during a power outage, other control strategies such as thermal-load following can also be considered (причастие 2) for the on-grid use of the cryo-system; this could depend (инфинитив) on the requirements in terms of LN2 storage capacity.
As future work, transient simulation would provide (инфинитив) a complete characterization of the new concept; technical & economic study would lead (инфинитив) to a better evaluation of the general interest.