4 / 11
С.К. Павлов, В.В. Чугунков
4
Инженерный журнал: наука и инноваци
и
# 1
2016
Для подачи жидкого азота в резервуар с антифризом при выполне-
нии операции охлаждения КРТ создается избыточное давление в резер-
вуаре
1
с жидким азотом за счет подачи в него газообразного азота из
системы газоснабжения наземного комплекса. При открытии вентилей
2
и
3
осуществляется выдавливание жидкого азота из резервуара
1
в ем-
кость с антифризом
7
через барботер, что приводит к диспергированию
жидкого азота и интенсивному теплообмену его с антифризом, за счет
которого азот переходит в газообразное состояние, обеспечивая охла-
ждение антифриза при движении пузырей азота к его поверхности. Вы-
ход газообразного азота из резервуара
7
осуществляется через дренаж-
ный клапан
8
в дренажную магистраль наземного комплекса. Одновре-
менно с этим, происходит циркуляция КРТ за счет работы насоса
5
через теплообменник
4
, расположенный в емкости с антифризом, что
приводит к охлаждению топлива в резервуаре
6
. При этом интенсив-
ность теплообмена на наружных поверхностях теплообменника со
стороны антифриза обеспечивается активным перемешиванием ан-
тифриза за счет барботажа жидким азотом, переходящим в газооб-
разное состояние, что способствует активному перемешиванию ан-
тифриза в резервуаре и на поверхностях теплообменника
4
.
Система позволяет реализовать последовательно сначала охла-
ждение антифриза жидким азотом до температуры, при которой бу-
дет обеспечиваться охлаждение топлива без его намерзания на внутрен-
них поверхностях теплообменника, а затем при включении насоса —
охлаждение топлива в резервуаре
6
с поддержанием температуры ан-
тифриза в резервуаре
7
за счет подачи жидкого азота. Помимо по-
следовательного режима охлаждения система может обеспечить од-
новременное охлаждение антифриза и КРТ. При этом обеспечивается
возможность подготавливать большие дозы ракетного топлива, пол-
ностью используя как скрытую теплоту фазового перехода азота, так
и изменение температуры его газообразной фазы, исключая недоре-
куперацию и повышая эффективность системы по затратам жидкого
азота на операцию охлаждения.
Цель данного научного исследования заключается в прогнозиро-
вании повышения эффективности системы охлаждения ракетного
топлива, режимных параметров процессов охлаждения КРТ с исполь-
зованием жидкого азота и теплообменников, размещаемых непосред-
ственно в емкостях с антифризом, на основе разработки математиче-
ских моделей процессов теплообмена и расчетного анализа характе-
ристик охлаждения ракетного топлива для данной технологии,
представленных ниже.
Уравнения охлаждения топлива и результаты оценки эффек-
тивности системы охлаждения.
Процесс охлаждения топлива в ем-
кости с КРТ и антифриза в резервуаре при теплообмене с жидким