Використання низькопотенційного тепла для нагріву гелію систем наддування баків ракет-носіїв

В даний час максимально гостро постає питання енергоефективності будь-яких нових технічних розробок. Особливо слід зазначити, що сьогодні акцент у цій проблемі істотно змістився у бік максимального використання відновлюваних джерел енергії. Метою досліджень є зниження маси гелієвих теплообмінників систем наддування паливних баків сучасних рухових установок ракет-носіїв, що використовують компоненти палива рідкий кисень і пальне типу гас. Вперше поставлено питання про можливість і доцільність підвищення температури гелію на вході в теплообмінник, насамперед, без використання додаткових ресурсів. Розглянуто залучення непрямого («низькопотенційного») тепла і «промислових стоків», що є у складі рухових установок. В якості методики досліджень використані основні закономірності складного теплообміну і ретроспективний аналіз конструкцій теплообмінників, що застосовуються. Виявлено два джерела «низькопотенційного» тепла, які раніше безсистемно і фрагментарно використовувалися в ракетному двигунобудуванні для отримання і нагрівання робочого тіла наддуву. Це наддув баків швидкісним натиском повітря під час руху ракети-носія в атмосфері, створення тиску в баку за рахунок кипіння в ньому верхнього шару окислювача, що знаходиться на лінії насичення. У даній статті вперше обґрунтовано доцільність підвищення температури робочого тіла на вході в теплообмінники, і в першу чергу, за рахунок використання низькопотенційного тепла. Вперше знайдені джерела низькопотенційного тепла, що раніше не використовуються, і «промислових стоків» у складі сучасних рухових установок глибокого дроселювання. Це висококипляче пальне: у баку, за насосом високого тиску, на виході з тракту охолодження камери згоряння. Також це конструкції паливних баків, факел двигуна. Доведено можливість та показано раціональність їх реалізації для підвищення ефективності теплообмінників систем наддуву. Вперше запропоновано запозичити методологію розрахунку охолодження камери згоряння двигуна для нагрівання теплообмінника факелом. Вперше розроблено класифікацію непридатних джерел тепла, придатних підвищення температури робочого тіла наддува. Розкриті резерви дають змогу підняти ефективність гелієвих теплообмінників систем наддуву баків рухових установок