7.3 Особенности течения криогенной жидкости с насосной системой подачи

Все двигательные установки ракетных систем снабжены насосной системой подачи.

Установка насосов преследует следующие цели:

1. увеличение пропускной способности магистрали (т.е. увеличение массового расхода);

2. увеличение давления (с повышением давления увеличивается недогрев жидкости (ΔТ_нед = T_s(Р) - Т_ж), т.е. увеличивается способность к конденсации (Т_ж< T_s→ конденсация; Т_ж= T_s→ испарение)).

В проточной части насоса за счет необратимых потерь происходит значительный прогрев жидкости, по сравнению с трубой той же длины.

Для кислородного насоса до 1…3 К и 2…3 К для водородного насоса. В водородных системах подогрев жидкости происходит не только за счет необратимых потерь, но и за счет сжимаемости жидкости.

Определим величину подогрева жидкости в насосе.

η – КПД насоса; Обычно η = 0.4…0.8;

А – механическая работа на валу насоса;

Q_необр=А·(1- η) – количество тепла, идущее на подогрев жидкости за счет необратимых потерь.

- напор насоса, (м/с)²;

- диссипативные потери;

7.4 Изменение параметров по длине расходных магистралей

1. Магистраль без насоса

2. Магистраль с насосом

118. Особенности эксплуатации криогенных систем

Исходная температура криогенной системы близка к температуре окружающей среды. Поэтому перед началом её запуска в работу необходимо провести следующие подготовительные этапы, которые заключаются в следующем:

- для водородной системы:

1. замещение воздуха инертным газом: криогенную систему продувают газообразным азотом при нормальной температуре:

   1. непрерывная продувка;

   2. полоскание криосистем: заполнение газом, затем дренирование газом, заполнение газом, дренирование и т.д. с хроматографическим анализом на дренаже;

2. продувка газообразным водородом при нормальной температуре;

3. полоскание системы, удаление азота (хроматографический контроль);

4. захолаживание системы;

5. заправка криогенной жидкостью.

- для кислородной и азотной систем:

1. полоскание азотом (для кислородных систем азот замещать не обязательно;

2. захолаживание;

3. заправка

8.1 Особенности эксплуатации водородных систем

1. Если из емкости не удалить кислород, то при объемной концентрации (12-4%)_Н2 произойдет объемный взрыв.

2. В жидком водороде хорошо растворимы газы, в частности гелий. Концентрация растворенного гелия определяется выражением , где P_He – парциальное давление гелия, а(Т) – константа Генри (при повышении температуры а(Т)→0, при Т=Тs а(Т)=0, т.е растворимость газов происходит во всех недогретых жидкостях.

Газовыделение по тракту опасно тем, что образуется газовая каверна, которая не исчезает (мощность насоса - величина постоянная, увеличение скорости приводит к увеличению газовыделения, а это, в свою очередь, сказывается на работе подшипников.

3. При наддуве водородного бака газообразным водородом может случиться ситуация, когда давление начнет понижаться (при конденсации газа), произойдет автовакуумирование и потеря устойчивости бака.