m
a
=
m
a
m
г
=
−
G
a
c
г
1 +
n
X
i
=1
m
i
c
i
.
m
г
c
г
k
e
F
e
1 +
n
X
i
=1
k
i
F
i
k
e
F
e
×
×
ln
1
−
k
e
F
e
(
T
н
−
T
к.г
)
1 +
n
X
i
=1
k
i
F
i
.
k
e
F
e
G
a
[
r
a
+
c
a
(
T
к.а
−
T
кип.а
]
−
G
г
Δ
P
г
(
ρ
г
η
н
)
,
(3)
где
Т
г
,
Т
к
.
г
— текущая и конечная температура горючего в процессе охла-
ждения;
Т
н
— температура окружающей среды (начальная температура го-
рючего);
m
a
— масса жидкого азота, расходуемого на охлаждение горюче-
го;
m
г
— масса горючего;
G
a
,
G
г
— массовые расходы азота и горючего в
контуре охлаждения;
r
a
,
c
a
— удельные теплота парообразования и тепло-
емкость паров азота;
ρ
г
,
c
г
— плотность и удельная теплоемкость горючего;
Т
к.а
— температура газообразного азота на выходе из теплообменника;
Т
кип
.
а
— температура кипения азота в теплообменнике;
Δ
Р
г
— суммарные потери
давления в контуре охлаждения горючего;
η
н
— КПД насоса контура охлажде-
ния горючего;
k
e
,
F
e
— коэффициент теплопередачи и площадь поверхности
емкости-хранилища горючего;
k
i
,
F
i
— коэффициент теплопередачи с окру-
жающей средой и площадь поверхности
i
-го элемента оборудования (насос,
трубопроводы, клапаны, фильтры, наружная труба теплообменника охлажде-
ния);
m
i
,
c
i
— масса и удельная теплоемкость
i
-го элемента оборудования.
Наряду с уравнениями (1)–(3) для проведения анализа и выбора раци-
ональных режимов охлаждения горючего используются расчетные зависи-
мости для определения теплоотдачи на поверхностях емкости-хранилища,
элементов конструкций контура охлаждения, размеров теплообменника, рас-
хода горючего и потерь давления в контуре охлаждения.
Большинство параметров, характеризующих процесс охлаждения го-
рючего, геометрических и массовых характеристик оборудования контура
охлаждения прямо или косвенно зависят от расхода жидкого азота, пода-
ваемого в теплообменник. При этом, как показывают расчеты, зависимость
(рис. 3) массы азота, затрачиваемого на охлаждение единицы массы горючего,
от массового расхода азота имеет минимум. Наличие экстремума обусловле-
но повышенными значениями массы азота, необходимого для охлаждения
Рис. 3. Характерный вид зависимости относительной массы азота
ˉ
m
а
от
массового расхода азота
G
а
в системе охлаждения горючего
44 ISSN 0236-3941. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. “Машиностроение”. 2011. № 1
