5 / 14
А.А. Александров, И.В. Бармин, К.И. Денисова, В.В. Чугунков
8
ISSN 0236-3941. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Машиностроение. 2017. № 3
топлива на наружных поверхностях теплообменника до заполнения емкости-
хранилища топливом.
Процесс охлаждения антифриза при барботаже жидким азотом с постоян-
ным массовым расходом в предположении о малости теплообмена корпуса теп-
лообменника-резервуара, заполненного антифризом, с емкостью-хранилищем
при отсутствии в ней топлива может быть представлен уравнением:
(
)
[
]
(
)
ан
a0 a a ан к.а
ан ан т т
,
dT
G r c T T
m c m c
d
−
+
− =
+
τ
(1)
где
a0 a a к.а
, , ,
G r c T
— начальный массовый расход, удельная теплота кипения,
удельная теплоемкость и температура кипения азота соответственно;
ан
T
—
температура антифриза;
ан ан
,
m c
— масса и удельная теплоемкость антифриза;
т т
,
m c
— масса и удельная теплоемкость теплообменника;
τ
— время.
Из уравнения (1) получены зависимости для определения изменения тем-
пературы антифриза
ан
T
и времени его охлаждения
о.анτ
от начальной темпера-
туры
ан.н.о
T
до требуемой конечной температуры
ан.к.о
:
T
(
)
a0 a
ан к.а a a
ан.н.о к.а a a
ан ан т т
/
/ exp
;
G c
T T r c T T r c
m c m c
τ
= − +
− +
−
+
(2)
ан ан т т
ан.к.о к.а a a
о.анa0 a
ан.н.о к.а a a
/ c
ln
.
/
m c m c T T r
G c
T T r c
+
− +
τ
=−
− +
(3)
Для проведения расчетов по зависимостям (2), (3) предварительно находят
значения теплоемкостей антифриза и теплообменника при средней температуре
антифриза для операции охлаждения
(
)
ан.о
ан.н.о ан.к.о
/ 2
T T T
=
+
и начальный мас-
совый расход жидкого азота:
(
)
(
)
т т в.н.о ан.к.о
a0
a a ан.к.о к.а
,
k F T T
G
r c T T
−
=
+
−
(4)
где
т т
,
k F
—
коэффициент теплопередачи и площадь поверхности теплообмен-
ника;
в.н.о
T
— начальная температура топлива перед проведением операции
охлаждения.
После достижения требуемой температуры антифриза включается насос
заправочной системы, который заполняет емкость-хранилище топливом, после
чего оно охлаждается до требуемой конечной температуры
в.к.о
.
T
В процессе
охлаждения топлива температура антифриза поддерживается на постоянном
уровне за счет изменения расхода жидкого азота.
Процесс охлаждения топлива в емкости-хранилище системы заправки РКН
при теплообмене через конструкцию теплообменника, заполненного антифри-
зом, охлаждаемым прямой подачей в него жидкого азота через барботер в пред-
положении о квазистационарности теплообмена емкости-хранилища с окружа-
ющей средой, может быть представлен следующим уравнением: