Показатели эффективности охлаждения топлива с использованием жидкого азота в емкостях со встроенными теплообменниками
Авторы: Александров А.А., Бармин И.В., Денисова К.И., Чугунков В.В.
Опубликовано в выпуске: #3(111)/2021
DOI: 10.18698/2308-6033-2021-3-2064
Раздел: Авиационная и ракетно-космическая техника | Рубрика: Наземные комплексы, стартовое оборудование, эксплуатация летательных аппаратов
Приведено описание системы охлаждения топлива с применением жидкого азота в емкостях наземных комплексов, оборудованных встроенными теплообменниками. Представлены результаты анализа характеристик охлаждения жидкого топлива в емкостях со встроенными теплообменниками, заполненными антифризом, при барботаже антифриза жидким азотом. Введены показатели, позволяющие оценить эффективность рассматриваемых технических решений по сравнению с существующими вариантами построения данных систем. Приведена математическая модель процесса охлаждения в виде системы уравнений, записанных для временных изменений температуры антифриза и топлива, в том числе при различных режимах перемешивания топлива. Приведены результаты исследований, проводимых с целью повышения эффективности процессов охлаждения топлива при различных расходах жидкого азота посредством организации процессов его теплообмена с поверхностями встроенного теплообменника и использования антифризов различных видов.
Литература
[1] Александров А.А., Денисов О.Е., Золин А.В., Чугунков В.В. Охлаждение ракетного топлива стартовым оборудованием с применением жидкого азота. Известия высших учебных заведений. Машиностроение, 2013, № 4, с. 24–29.
[2] Александров А.А., Бармин И.В., Золин А.В., Чугунков В.В. Анализ эффективности охлаждения углеводородного топлива с использованием жидкого азота и комбинации рекуперативных теплообменников. Инженерный журнал: наука и инновации, 2020, вып. 3 (99). http://dx.doi.org/10.18698/2308-6033-2020-3-1965
[3] Александров А.А., Бармин И.В., Кунис И.Д., Чугунков В.В. Особенности создания и развития криогенных систем ракетно-космических стартовых комплексов «Союз». Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Машино-строение, 2016, № 2, с. 7–27.
[4] Комлев Д.Е., Соловьев В.И. Охлаждение нафтила методом криогенного барботажа. Новости техники: сб. Москва, КБТМ, 2004, с. 137–141.
[5] Павлов С.К., Чугунков В.В. Повышение эффективности системы охлаждения ракетного топлива с использованием теплообменника и антифриза, охлаждаемого жидким азотом. Инженерный журнал: наука и инновации, 2016, вып. 1 (49), с. 2. http://dx.doi.org/10.18698/2308-6033-2016-1-1461
[6] Александров А.А., Бармин И.В., Павлов С.К., Чугунков В.В. Аналитическая модель эффективной технологии температурной подготовки ракетного топлива в емкостях заправочных систем наземных комплексов. Извес-тия высших учебных заведений. Машиностроение, 2017, № 4, с. 86–95.
[7] Александров А.А., Бармин И.В., Павлов С.К., Чугунков В.В. Результаты экспериментальных исследований процессов температурной подготовки углеводородного топлива с использованием теплообменника, размещенного в антифризе. Инженерный журнал: наука и инновации, 2019, вып. 1 (85). http://dx.doi.org/10.18698/2308-6033-2019-1-1842
[8] Александров А.А., Бармин И.В., Павлов С.К., Чугунков В.В. Исследование параметров теплообмена витого теплообменника в двухфазной среде. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Естественные науки, 2019, № 3, с. 22–33. DOI: 10.18698/1812-3368-2019-3-22-33
[9] Александров А.А., Бармин И.В., Денисова К.И., Чугунков В.В. Инновационная модель применения жидкого азота для охлаждения ракетного топлива в емкостях заправочных систем наземных комплексов. Известия высших учебных заведений. Машиностроение, 2017, № 3, с. 4–17.
[10] Chugunkov V.V., Denisova K.I., Pavlov S.K. Effective models of using liquid nitrogen for cooling liquid media. AIP Conference Proceedings, 2019, vol. 2171, art no. 200002. DOI: 10.1063/1.5133360
[11] Chugunkov V.V., Denisova K.I. Fuel cooling with liquid nitrogen in a tank with a built-in heat exchanger. AIP Conference Proceedings, 2021, vol. 2318, art. no. 100003. https://doi.org/10.1063/5.0036228
[12] Кобызев С.В. Методика расчета коэффициентов массоотдачи при осушке углеводородного ракетного топлива. Наука и образование. МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2011, № 11. URL: http://technomag.neicon.ru/doc/245147.html (дата обращения 20 декабря 2016).
[13] Кобызев С.В. Моделирование массообменных процессов при обезвоживании углеводородного ракетного горючего барботированием азотом. Актуальные проблемы Российской космонавтики. Матер. XXХVI Академических чтений по космонавтике, Москва, Комиссия РАН, 2012, с. 356–357.
[14] Кобызев С.В. Методика поверочного расчета процесса осушки углеводородного горючего методом барботажа газообразным азотом. Актуальные проблемы Российской космонавтики. Матер. XXХVII Академических чтений по космонавтике. Москва, Комиссия РАН, 2013, с. 385–386.
[15] Домашенко А.М., Блинова И.Д. Исследования тепломассообмена при сбросе криогенных продуктов в воду. Химическое и нефтегазовое машиностроение, 2007, № 12, с. 17–19.
[16] Домашенко О.Е. Системы термостатирования. В кн.: История развития отечественной наземной ракетно-космической инфраструктуры. Москва, ООО «Издательский дом «Столичная энциклопедия», 2017, с. 299–301.
[17] Накоряков В.Е., Цой А.Н., Мезенцев И.В., Мелешкин А.В. Вскипание струи жидкого азота, инжектированного в воду. Современная наука: исследования, идеи, результаты, технологии, 2013, № 1 (12), с. 260–264.
[18] Nakoryakov V.E., Tsoi A.N., Mezentsev I.V., Meleshkin A.V. Boiling-up of liquid nitrogen jet in water. Thermophysics and Aeromechanics, 2014, vol. 21, iss. 3, pр. 279–284.
[19] Накоряков В.Е., Цой А.Н., Мезенцев И.В., Мелешкин А.В. Экспериментальные исследования процесса инжекции жидкого азота в воду. Теплофизика и аэромеханика, 2014, № 3, с. 293–298.