Повышение эффективности системы охлаждения ракетного топлива с использованием теплообменника и антифриза, охлаждаемого жидким азотом

Инженерный журнал: наука и инновации

# 1



2016 1

УДК 629.7.085; 629.764.7

Повышение эффективности системы охлаждения

ракетного топлива с использованием теплообменника

и антифриза, охлаждаемого жидким азотом

МГТУ им. Н.Э. Баумана, Москва, 105005, Россия

Рассмотрено построение системы охлаждения ракетного топлива с использовани-

ем теплообменника, помещенного непосредственно в резервуар с антифризом. Ре-

жим охлаждения осуществляется посредством циркуляции топлива из резервуара

через теплообменник. Антифриз охлаждается при подаче в резервуар диспергиро-

ванного жидкого азота. Представлены схема системы охлаждения, уравнения

охлаждения топлива и результаты прогнозирования эффективности этой системы

по относительным затратам жидкого азота по сравнению с другими вариантами

охлаждения ракетного топлива на стартовых комплексах космодромов.

Ключевые слова:

компоненты ракетного топлива, температурная подготовка,

охлаждение, теплообменник, антифриз, жидкий азот, эффективность охлаждения.

Введение.

Необходимость проведения подготовки компонентов

ракетного топлива (КРТ) по температуре, в частности их охлаждение,

регламентируется условиями предстартовой подготовки ракет-

носителей (РН), разгонных блоков (РБ), а также космических аппара-

тов (КА) на стартовых комплексах космодромов. Среди наиболее вы-

годных технологий охлаждения КРТ положительно выделяются ва-

рианты, основанные на использовании жидкого азота в виде источ-

ника холода. Такой азот получают из воздуха на кислородно-азотных

заводах космодромов при производстве жидкого кислорода, приме-

няемого в РН и РБ в качестве окислителя [1].

На практике применяют три варианта построения систем охла-

ждения, основанных на теплообменных процессах с жидким азотом,

реализующих понижение температуры продукта при выполнении

операции охлаждения КРТ [2, 3]. К ним относятся:

1) непосредственный ввод жидкого азота через барботер в резер-

вуар хранения КРТ;

2) бесконтактное охлаждение топлива кипящим жидким азотом в

теплообменнике;

3) понижение температуры КРТ посредством теплообмена в теп-

лообменнике с антифризом, охлаждаемым в отдельном резервуаре

при барботаже жидким азотом.

Процессы охлаждения КРТ относятся к группе наиболее энерго-

емких и продолжительных процессов, требующих повышения эффек-