2 / 11
С.К. Павлов, В.В. Чугунков
2
Инженерный журнал: наука и инноваци
и
# 1
2016
тивности охлаждения ракетного топлива с помощью систем наземных
комплексов, что и явилось задачей проводимого исследования.
Обзор источников.
Схемы построения, математические модели
процессов теплообмена и экспериментальные данные, полученные
при эксплуатации реализованных и перспективных вариантов систем
охлаждения КРТ с использованием жидкого азота, представлены в
работах [2–6, 12–14].
В работах [2, 4–6] рассмотрены варианты систем охлаждения
КРТ при непосредственном вводе диспергированного жидкого азота
в топливный резервуар. Физические явления взаимодействия крио-
генных жидкостей с более нагретыми жидкими средами обсуждаются
в публикациях [7–11]. В работах [2, 4, 6] отмечена эффективность
систем охлаждения углеводородного горючего при криогенном бар-
ботаже, рассчитанная по относительным затратам жидкого азота и
времени операции охлаждения. Однако возможность осуществления
охлаждения КРТ при подаче жидкого азота в массу топлива приме-
нима только к экологически чистым КРТ (углеводородным ракетным
горючим), имеющим низкую температуру замерзания.
В статьях [3, 4] рассмотрены научно-методические аспекты про-
ведения анализа процесса охлаждения углеводородного горючего,
основанного на бесконтактном теплообмене с кипящим жидким азо-
том в теплообменниках типа «труба в трубе», применяемых в систе-
мах охлаждения горючего (керосина и нафтила) на стартовых ком-
плексах РН «Союз» на различных космодромах, в том числе и в Гви-
анском космическом центре.
Проблемным вопросом охлаждения КРТ в теплообменниках яв-
ляется исключение кристаллизации топлива на охлажденных кипя-
щим жидким азотом поверхностях из-за низкой температуры кипения
криопродукта [15]. В связи с этим технология охлаждения ракетного
топлива в теплообменниках при теплообмене с кипящим жидким
азотом может применяться только для КРТ, имеющих температуру
замерзания на уровне –60 °C и ниже. Помимо отмеченного обстоя-
тельства эффективность систем охлаждения углеводородного горю-
чего при бесконтактном теплообмене с кипящим жидким азотом в
теплообменниках типа «труба в трубе», определенная по относитель-
ным затратам жидкого азота, существенно ниже систем охлаждения
КРТ, реализующих подачу жидкого азота в массу топлива при вы-
полнении операции охлаждения [4]. Это объясняется значительной
недорекуперацией температуры азота, выходящего из теплообменни-
ка, по отношению к температуре охлаждаемого компонента и нали-
чием в системе охлаждения насосов, необходимых для обеспечения
циркуляции топлива через секции теплообменников, при работе ко-
торых выделяется тепловая энергия, снижающая эффективность про-
цессов охлаждения КРТ.