СПОСОБ СУШКИ УГЛЕВОДОРОДНОГО РАКЕТНОГО ГОРЮЧЕГО Российский патент 1997 года по МПК B01D17/02 C06B21/00 

Изобретение относится к химического машиностроению, преимущественно к ракетной технике, и может быть использовано при подготовке на стартовых позициях или огневых стендах высококипящих компонентов ракетных топлив, например перед их охлаждением для получения заданного значения удельного импульса, а также при осушке компонентов в промышленных установках.

Известен способ выделения примесей из жидкости путем массообмена с инертным газообразным носителем, включающий подачу газообразного носителя под слой очищаемой жидкости в баке (кроме смешения) с образованием барботажного слоя (объемного распределения пузырьков инертного газа в жидкости) и последующее удаление газообразного носителя, содержащего выделенные примеси, из бака (авт. св. СССР N 649448, кл. B 01 D 53/14, 1975). Устройство для осуществления указанного способа содержит емкость с очищаемой жидкостью, например, нефтепродуктом, коллектор ввода инертного газа под слой очищаемой жидкости, узлы удаления инертного газа с выделенными примесями из бака (авт. св. СССР N 549164, кл. B 01 D 43/00, 1974).

Указанный способ не позволяет получить высокие скорости массообмена, что снижает эффективность термодиффузии через поверхность массообмена.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является способ, реализуемый с помощью устройства по авт. св. СССР N 566601, кл. B 01 D 17/02, 1976. Этот способ осушки углеводородного горючего основан на барботировании через горючее инертного газа.

Недостатком способа является значительная величина времени сушки.

Кроме того, большая длительность осушки барботированием не позволяет производить ее в полном объеме в расходных баках стендов для огневых испытаний ЖРД по соображениям техники безопасности.

Цель изобретения сокращение времени сушки.

Цель достигается тем, что барботирование проводят до удаления из горючего капель свободной воды, а окончательную сушку ведут подачей химически нейтральной криогенной жидкости под слой горючего при барботировании.

На фиг.1 представлено качественное изменение параметров, характеризующих процесс, где:
график 1 изменение во времени температуры помутнения при барботировании через компонент газообразного носителя;
график 2 изменение во времени температуры компонента при подаче под его слой криогенной жидкости;
график 3 изменение во времени температуры помутнения при подаче под слой компонента криогенной жидкости;
T_о.пом. температура помутнения проб перед осушкой;
T_о.к. температура компонента перед осушкой;
τ_o- момент (время) начала предварительного этапа осушки (барботированием газа);
T_пом. температура помутнения пробы в конце предварительного этапа в момент подачи под слой компонента криогенной жидкости;
τ₁- момент (время) подачи криогенной жидкости под слой компонента;
T_{пом.треб.} требуемая температура помутнения пробы (требуемая степень осушки);
τ₂- время окончания осушки подачей криогенной жидкости.

Как видно из графиков, последовательное проведение предварительной осушки барботированием газа и окончательной подачей под слой компонента криогенной жидкости, позволяет обеспечить на момент времени τ₁ превышение температуры компонента над температурой помутнения его пробы.

Подача под слой компонента химически нейтральной криогенной жидкости позволяет значительно увеличить скорость обновления поверхности массообмена за счет высокой скорости газа в пленке, окружающей испаряющуюся каплю криогенной жидкости.

На фиг.2 представлено устройство для выполнения способа.

Устройство содержит бак 1 с компонентом ракетного топлива (керосином) 2, снабженный коллекторами наддува-дренажа 3 и заправки-слива 4, вентилем отбора проб 5, размещенным в нижней части емкости, коллектором 6 ввода газа азота на барботаж (по периферии бака 1) и коллектором 7 подачи криогенной жидкости (жидкого азота) под слой компонента 2 (по оси бака 1).

Устройство работает следующим образом.

После заправки через коллектор 4 керосина 2 в бак 1 (или одновременно с заправкой) из коллектора 6 барботируют газообразный азот через керосин 2 и удаляют капли свободной воды из керосина 2 в баке 1 (снижают концентрацию воды до соответствующей значению температуры помутнения пробы керосина ниже температуры керосина 2 в баке 1). Пробу керосина отбирают через вентиль 5, а о наличии капель свободной воды судят, например, по степени прозрачности пробы при ее постепенном охлаждении. После снижения концентрации влаги на этапе предварительной осушки (обеспечения превышения температуры компонента над температурой помутнения его пробы) через коллектор 7 под слой керосина 2 в бак 1 подают жидкий азот в виде капель. Капли жидкого азота двигаются в объеме керосина 2, испаряясь в процессе движения. Испаряющийся жидкий азот образует на границе капель высокоскоростную постоянно обновляющуюся турбулентную тонкую зону жидкость газ жидкость с высоким градиентом температуры (ΔT=190^°C). Под действием высоких концентрационной и термической движущих сил массообмена, а также вследствие высоких скоростей постоянно обновляющейся пленки газа и турбулизации жидкости происходит интенсивная осушка керосина 2.

Капли жидкого азота, распределенные в объеме керосина 2, обладают значительной суммарной поверхностью теплообмена и интенсивно охлаждают в процессе испарения керосин 2 в баке 1.

Включая на этапе окончательной сушки подачу газообразного азота через коллектор 6, обеспечивают, при необходимости, более равномерное распределение дисперсных частиц в объеме, регулируют конвекцию и температуру керосина 2 в баке 1.

Использование: в химическом машиностроении, преимущественно в ракетной технике при подготовке на стартовых позициях или огневых стендах высококипящих компонентов ракетного топлива. Сущность изобретения: для осушки углеродного ракетного горючего через него проводят барботирование инертным газом до удаления из него капель свободной воды, а окончательную сушку ведут подачей химически нейтральной криогенной жидкости под слой горючего при барботировании. 2 ил.

Способ осушки углеводородного ракетного горючего, основанный на барботировании через него инертного газа, отличающийся тем, что, с целью сокращения времени сушки, барботирование проводят до удаления из горючего капель свободной воды, а окончательную сушку ведут подачей химически нейтральной криогенной жидкости под слой горючего при барботировании.