Методами дополнительного обезвоживания топлива [12], которые
могут использоваться в комплексе хранения и подготовки УВГ кос-
модрома, являются барботаж горючего сухим азотом и циклический
метод сброс-пересыщение, также основанный на применении сухого
азота.
Проведем сравнение данных методов по затратам азота и времени
на выполнение операции обезвоживания УВГ.
Для определения характеристик обезвоживания методом барбота-
жа топлива сухим азотом используется следующая модель массопере-
носа [13].
При движении в массе топлива азота в виде системы пузырей,
образуемых на выходе из барботажного аппарата, диффузионный по-
ток воды через границу раздела фаз будет лимитироваться массоотда-
чей в жидкой фазе (разность в коэффициентах массоотдачи внутри и
снаружи пузыря составляет четыре порядка [7]).
Плотность диффузионного потока массы воды к поверхности пу-
зыря определяется следующими зависимостями:
J
H
2
O
=
ρ
к
β
(
C
∞
−
C
ст
) =
ρ
к
Sh
D
м
d
(
C
∞
−
C
ст
)
,
где
ρ
к
— плотность УВГ (керосина);
β
— коэффициент массоотдачи;
Sh — безразмерный коэффициент массоотдачи (число Шервуда),
D
м
—
коэффициент молекулярной диффузии воды в керосине;
d
— диаметр
пузыря азота;
C
∞
— концентрация воды на удалении от пузыря;
C
ст
—
концентрация воды в керосине у поверхности раздела фаз, определя-
емая законом Генри
C
ст
=
k
h
P
H
2
O
,
k
h
— константа Генри;
P
H
2
O
=
m
H
2
O
V
п
μ
H
2
O
RT
— парциальное давление
паров воды в пузыре азота;
m
H
2
O
и
μ
H
2
O
— масса паров воды в пузыре
азота и молекулярная масса воды;
V
п
— объем пузыря азота;
R
—
универсальная газовая постоянная;
T
— температура системы.
Полагая процесс изменения концентрации воды в керосине квази-
стационарным, концентрацию воды в керосине неизменной за время
всплытия одного пузыря (характерное время — единицы секунд), по-
ток массы воды через поверхность пузыря можно определить как
˙
m
H
2
O
=
J
H
2
O
πd
2
=
πdρ
к
Sh
D
м
C
∞
−
m
H
2
O
ν
п
μ
H
2
O
RTk
h
.
Имеем обыкновенное дифференциальное уравнение для процесса
переноса массы воды в пузырь азота, решение которого при начальном
условии
m
H
2
O
t
=0
= 0
(при образовании пузыря в отверстии барботе-
ра пары воды в азоте не содержатся) определяет массу паров воды,
14 ISSN 0236-3941. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. “Машиностроение”. 2013. № 1
