Другие журналы

научное издание МГТУ им. Н.Э. Баумана

НАУКА и ОБРАЗОВАНИЕ

Издатель ФГБОУ ВПО "МГТУ им. Н.Э. Баумана". Эл № ФС 77 - 48211.  ISSN 1994-0408

Математическая модель процесса температурной подготовки компонентов жидкого ракетного топлива с использованием теплообменника и теплоносителя, охлаждаемого жидким азотом

# 12, декабрь 2014
DOI: 10.7463/1214.0744330
Файл статьи: SE-BMSTU...o150.pdf (988.22Кб)
авторы: Павлов С. К., Чугунков В. В.

УДК 629.7.085; 629.764.7

Россия,  МГТУ им. Н.Э. Баумана

Введение
Температурная подготовка компонентов жидкого ракетного топлива (КЖРТ) перед заправкой их в топливные баки ракет, разгонных блоков и космических аппаратов является необходимой операцией, выполняемой технологическим оборудованием наземных комплексов в период предстартовой подготовки ракет космического назначения (РКН). Как правило, требуется проводить охлаждение топлива для увеличения его плотности и компенсации нагрева в ходе операций предстартовой  подготовки РКН. Для охлаждения топлива применяются топливные системы обеспечения температурного режима (ТСОТР), с различными принципами действия и видами теплоносителей.
Постановка задачи
Для определения параметров процесса охлаждения КЖРТ за счет теплообмена топлива в теплообменнике с теплоносителем, охлаждаемым жидким азотом при контактном теплообмене в резервуаре теплоносителя, требуется составление математической модели данного процесса и методики расчета, позволяющих определить конструктивные параметры системы охлаждения топлива и необходимых запасов жидкого азота для проведения операции охлаждения КЖРТ до требуемой температуры.
Обзор источников по рассматриваемой тематике
Представлен обзор зарубежных и отечественных публикаций, посвященных реализации и исследованию процессов охлаждения с применением криопродуктов, в том числе и жидкого азота. Обоснован вывод о необходимости определения параметров процесса охлаждения КЖРТ за счет теплообмена топлива в теплообменнике с теплоносителем, охлаждаемым жидким  азотом при контактном теплообмене в резервуаре теплоносителя, позволяющих определить рациональные условия охлаждения топлива до заданной температуры.
Математическая модель
Математическая модель, описывает поставленную задачу в предположении о квазистационарности теплообмена КЖРТ и теплоносителя между собой в теплообменнике и с окружающей средой через стенки емкостей и трубопроводов контуров циркуляции.
Полученные зависимости позволяют проводить расчеты изменения температур топлива и теплоносителя, времени охлаждения и затрат жидкого азота в зависимости от параметров процесса: расхода жидкого азота, начальной температуры теплоносителя, характеристик насосов, тепловой изоляции емкостей и трубопроводов контуров циркуляции КЖРТ и теплоносителя.
Выводы
Для процесса охлаждения КЖРТ в теплообменнике теплоносителем, охлаждаемым жидким азотом при контактном теплообмене в резервуаре теплоносителя, разработана математическая модель данного процесса и методика расчета, позволяющая определять изменения температур топлива и теплоносителя, время охлаждения и затрат жидкого азота в зависимости от параметров процесса: расхода жидкого азота, начальной температуры теплоносителя, характеристик насосов, тепловой изоляции емкостей и трубопроводов контуров циркуляции КЖРТ и теплоносителя.
Применение разработанной методики при создании подобных систем позволяет определять рациональные конструктивные и режимные параметры системы охлаждения топлива для проведения операции охлаждения КЖРТ до требуемой температуры при наименьших затратах жидкого азота.

Список литературы
  1. Комлев Д.Е., Соловьев В.И. Охлаждение нафтила методом криогенного барботажа // Новости техники: сб. М.: КБТМ, 2004. С.137-141.
  2. Денисов О.Е., Золин А.В., Чугунков В.В. Методика моделирования охлаждения компонентов ракетного топлива с применением жидкого азота и промежуточного теплоносителя // Наука и образование. МГТУ им. Н.Э. Баумана. Электрон. журн. 2014. № 3. С. 145-161. DOI: 10.7463/0314.0699941
  3. Домашенко А.М., Блинова И.Д. Исследования тепломассообмена при сбросе криогенных продуктов в воду // Химическое и нефтегазовое машиностроение. 2007. № 12. С . 17-19.
  4. Wen D.S., Chen H.S., Ding Y.L., Dearman P. Liquid nitrogen injection into water: Pressure build-up and heat transfer // Cryogenics. 2006. Vol. 46, no. 10. P. 740-748. DOI: 10.1016/j.cryogenics.2006.06.007
  5. Золин А.В., Чугунков В.В. Методика анализа теплообменных процессов компонентов ракетного топлива при выполнении операции заправки топливных баков ракеты на стартовом комплексе // Известия ВУЗов. Машиностроение. 2012. № 12. С. 8-12.
  6. Золин А.В., Чугунков В.В. К выбору технического облика и рациональных параметров систем охлаждения и обезвоживания для хранилищ углеводородного горючего космодромов // Известия ВУЗов. Машиностроение. 2012. Спец. вып. «Работы студентов и молодых ученых МГТУ им. Н.Э. Баумана». С. 39-42.
  7. Александров А.А., Золин А.В., Кобызев С.В., Чугунков В.В. Сравнительный анализ технологий обезвоживания ракетного топлива с применением азота для наземных комплексов космодромов // Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Машиностроение. 2013. № 1.С. 12-22.
  8. Александров А.А., Денисов О.Е., Золин А.В., Чугунков В.В. Охлаждение ракетного топлива стартовым оборудованием с применением жидкого азота // Известия ВУЗов. Машиностроение. 2013. № 4. С. 24-29.
  9. Александров А.А., Гончаров Р.А., Игрицкий В.А., Чугунков В.В. Методика выбора рациональных режимов охлаждения углеводородного горючего стартовым оборудованием перед заправкой топливных баков ракеты – носителя // Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Машиностроение. 2011. № 1. С. 40-46.
  10. Гончаров Р.А., Чугунков В.В. Определение параметров и режимов работы стартового оборудования по охлаждению углеводородного горючего перед заправкой в бортовые баки ракеты-носителя // Известия ВУЗов. Серия Машиностроение. 2012. Спец. вып. «Работы студентов и молодых ученых МГТУ им. Н . Э . Баумана ». С . 34-38.

Тематические рубрики:
Поделиться:
 
ПОИСК
 
elibrary crossref ulrichsweb neicon rusycon
 
ЮБИЛЕИ
ФОТОРЕПОРТАЖИ
 
СОБЫТИЯ
 
НОВОСТНАЯ ЛЕНТА



Авторы
Пресс-релизы
Библиотека
Конференции
Выставки
О проекте
Rambler's Top100
Телефон: +7 (915) 336-07-65 (строго: среда; пятница c 11-00 до 17-00)
  RSS
© 2003-2021 «Наука и образование»
Перепечатка материалов журнала без согласования с редакцией запрещена
 Тел.: +7 (915) 336-07-65 (строго: среда; пятница c 11-00 до 17-00)