Другие журналы
Сетевое издание Аэрокосмический научный журнал

Издатель ФГБОУ ВПО "МГТУ им. Н.Э. Баумана". Эл. № ФС 77-61858. ISSN 2413-0982

Моделирование процессов охлаждения и нагрева ракетного топлива во внутреннем пространстве емкостей наземных комплексов

Аэрокосмический научный журнал # 01, январь 2016
DOI: 10.7463/aersp.0116.0834621
Файл статьи: Aersp_Jan2016_001to013.pdf (1248.56Кб)
авторы: Денисова К. И.1, Чугунков В. В.1,*

УДК 629.7.085; 629.764.7

1 МГТУ им. Н.Э. Баумана, Москва, Россия

Ракетное топливо, которым заправляются топливные баки космических аппаратов, разгонных блоков и ракет космического назначения на технических и стартовых позициях наземных комплексов, перед осуществлением процессов заправки подвергается подготовительным операциям с целью обеспечения его кондиции по многим параметрам, в том числе и по температуре. Температурная подготовка топлива проводится за счет организации процессов нагрева и охлаждения компонентов ракетного топлива (КРТ) в емкостях заправочного оборудования. Процессы температурной подготовки КРТ являются одними из наиболее энергоемких и длительных процессов, требующих определения рациональных технологий и режимов охлаждения (нагрева) КРТ оборудованием наземных комплексов на основе моделирования процессов температурной подготовки ракетного топлива [1] на стадиях проектирования и эксплуатации заправочного оборудования наземных комплексов.
Температурная подготовка КРТ в емкостях наземных комплексов может осуществляться за счет применения встроенных во внутреннее пространство и внешних по отношению к емкости теплообменников, в которых в качестве теплопередающих сред могут использоваться антифризы, воздух или  жидкий азот. Вопросы схемного построения и моделирования систем температурной подготовки ракетного топлива в составе заправочного оборудования наземных комплексов приведены в работах [1-12], в которых отмечается перспективность применения для охлаждения КРТ жидкого азота.
Рассмотрена температурная подготовка КРТ с использованием теплообменников, размещаемых непосредственно в емкостях с КРТ. Режим охлаждения КРТ осуществляется подачей в теплообменник с антифризом жидкого азота, а режим нагрева – подачей нагретого воздуха. Представлены системы уравнений и результаты моделирования процессов температурной подготовки, а также оценки ее эффективности.
Системы уравнений процессов охлаждения и нагрева КРТ построены в предположении о квазистационарности теплообмена между топливом и антифризом, а также между емкостью-хранилищем и окружающей средой.
Приведены результаты расчетов температур топлива в емкости и антифриза в теплообменнике, а также тепловых потоков и относительных затрат жидкого азота при охлаждении топлива РГ-1 в сравнении с другими технологиями охлаждения.
Технология температурной подготовки  ракетного топлива  с использованием  теплообменника, размещаемого непосредственно в емкости системы заправки, применима для любых высококипящих КРТ и обладает одними из лучших характеристик эффективности.
Моделирование процессов охлаждения и нагрева ракетного топлива во внутреннем пространстве  емкостей наземных комплексов на основе численного решения представленных уравнений  может быть использовано для выполнения расчетов процессов температурной подготовки КРТ с оценкой их эффективности и времени проведения  операций нагрева и охлаждения ракетного топлива.

Список литературы
  1. 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.
  2. Комлев Д.Е., Соловьев В.И. Охлаждение нафтила методом криогенного барботажа // Новости техники: сб. М.: КБТМ, 2004. С.137-141.
  3. 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
  4. Домашенко А.М., Блинова И.Д. Исследования тепломассообмена при сбросе криогенных продуктов в воду // Химическое и нефтегазовое машиностроение. 2007. № 12. С. 17-19.
  5. 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.
  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. Кобызев С. В., Золин А. В., Чугунков В. В. Построение рациональной схемы подготовки углеводородного горючего по температуре и влагосодержанию с использованием жидкого и газообразного азота на стартовом и техническом комплексах космодрома. // Наука и образование. МГТУ им. Н.Э. Баумана. Электрон. журн. 2012. №10. С.147-156. DOI: 10.7463/1012.0486647
  8. Денисов О.Е., Золин А.В., Денисова К.И. Методика проектирования базы хранения и подготовки высококипящих компонентов ракетного топлива космодрома «Восточный» // Наука и образование. МГТУ им. Н.Э. Баумана. 2014. №11. С.378-398. DOI: 10.7463/1114.0732218.
  9. 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. Машиностроение. 2012. Спец. вып. «Работы студентов и молодых ученых МГТУ им. Н.Э. Баумана». С. 34-38.
  10. 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.
  11. Павлов С. К., Чугунков В. В. Математическая модель процесса температурной подготовки компонентов жидкого ракетного топлива с использованием теплообменника и теплоносителя, охлаждаемого жидким азотом // Наука и образование. МГТУ им. Н.Э. Баумана. Электронный журн. 2014. № 12. С. 136–150. DOI: 10.7463/0815.9328000.
  12. Павлов С. К., Чугунков В. В. Сравнительный анализ математических моделей температурной подготовки компонентов жидкого ракетного топлива с использованием теплообменника и теплоносителя, охлаждаемого жидким азотом. // Молодежь и XXI век: материалы V Международной молодежной научной конференции: в 3-х томах. Отв. ред. А.А.Горохов. 2015. С. 191-195.
Поделиться:
 
ПОИСК
 
elibrary crossref 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
© 2003-2017 «Аэрокосмический научный журнал» Тел.: +7 (915) 336-07-65 (строго: среда; пятница c 11-00 до 17-00)