4 / 14
Инновационная модель применения жидкого азота для охлаждения ракетного топлива…
ISSN 0236-3941. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Машиностроение. 2017. № 3
7
вследствие теплообмена с топливом переходит в газообразное состояние и отво-
дится в дренажную магистраль системы заправки наземного комплекса. Для по-
вышения эффективности теплообмена между холодным азотом и топливом, а
также для исключения его намерзания на наружной поверхности теплообмен-
ника внутренний объем теплообменника заполнен антифризом. При этом подача
жидкого азота в теплообменник с антифризом происходит через барботер, что
обеспечивает интенсивный теплообмен между диспергированным жидким азо-
том и антифризом и через стенку теплообменника − с топливом. Для перемеши-
вания и выравнивания температуры топлива в емкости может использоваться
насос заправочной системы
6
или барботаж емкости сухим газообразным азотом
через барботер
12
. При этом происходит удаление
из топлива растворенной воды. После охлажде-
ния топлива до требуемой температуры, в случае
применения для перемешивания и обезвожива-
ния топлива барботажа сухим азотом, проводится
операция рассыщения топлива. Нагрев топлива в
емкости
1
осуществляется подачей в теплообмен-
ник воздуха из воздухонагревателя
8
компрессо-
ром
9
. При движении воздуха через барботер,
размещенный в теплообменнике с антифризом,
происходит интенсивный теплообмен между воз-
душными пузырями и антифризом, что обеспе-
чивает нагрев поверхностей теплообменника и
топлива в емкости заправочной системы [14].
Конструктивная схема теплообменника,
размещенного в емкости-хранилище заправоч-
ной системы, приведена на рис. 2. Теплообмен-
ник системы температурной подготовки топлива
выполнен в виде корпуса-резервуара
1
, имеюще-
го оребрение
2
. Во внутреннее пространство ре-
зервуара
1
через патрубок
3
и барботер
4
осу-
ществляется подвод жидкого азота в режиме
охлаждения топлива и нагретого воздуха в ре-
жиме его нагрева. Отвод газообразного азота
после его теплообмена с антифризом
8
из тепло-
обменника-резервуара
1
или воздуха в режиме нагрева топлива осуществляется
через патрубок
5
. Теплообменник крепится на горловине
7
емкости-хранилища
посредством крепежной плиты
6
.
Модели охлаждения топлива в емкостях заправочных систем наземных
комплексов с использованием предложенной технологии.
Процесс тем-
пературной подготовки топлива начинается с охлаждения (нагрева) антифриза
до температуры, при которой гарантированно невозможен фазовый переход
Рис. 2.
Конструктивная схема
теплообменника