Войти
Криогенное топливо - это топливо, которое требует хранения при очень низких температурах, чтобы поддерживать его в жидкое состояние. Эти виды топлива используются в оборудовании, которое работает в космосе (например, на ракетных кораблях и спутниках), потому что обычное топливо не может быть использовано там из-за очень низких температур, часто встречающихся в космосе, и из-за отсутствия среды, поддерживающей горение (на Земле в атмосфере много кислорода, тогда как космос, доступный для исследования человеком, представляет собой вакуум, в котором кислорода практически нет). Криогенное топливо чаще всего представляет собой сжиженные газы, такие как жидкий водород.
В некоторых ракетных двигателях используется регенеративное охлаждение, практика циркуляции криогенного топлива вокруг форсунок перед тем, как топливо будет закачано в камеру сгорания и воспламенится. Такое расположение было впервые предложено Ойгеном Зенгером в 1940-х годах. Ракета Saturn V, которая отправила первые пилотируемые миссии на Луну, использовала этот элемент дизайна, который используется до сих пор.
Довольно часто жидкий кислород ошибочно называют криогенным топливом, хотя на самом деле это окислитель, а не топливо.
Российский производитель самолетов Туполев разработал вариант своего популярного Ту-154, но с криогенной топливной системой, получивший обозначение Ту-155. На топливе, называемом сжиженный природный газ (СПГ), его первый полет состоялся в 1989 году.
Криогенное топливо можно разделить на две категории: инертное и легковоспламеняющееся или горючее. Оба типа используют большое объемное отношение жидкости к газу, которое возникает при переходе жидкости в газовую фазу. Возможность использования криогенного топлива связана с так называемым высоким массовым расходом. При регулировании энергия криогенного топлива с высокой плотностью используется для создания тяги в ракетах и контролируемого расхода топлива. В следующих разделах представлены более подробные сведения.
В этих типах топлива обычно используется регулирование производства и расхода газа для приведения в действие поршней в двигателе. Контролируются большие увеличения давления, которые направляются к поршням двигателя. Поршни двигаются за счет механической энергии, преобразованной в результате контролируемого производства газообразного топлива. Яркий пример можно увидеть в российском летательном аппарате на жидком воздухе. Некоторые распространенные инертные топлива включают:
В этих видах топлива используются полезные жидкие криогенные свойства наряду с воспламеняемость вещества как источника энергии. Эти виды топлива хорошо известны прежде всего благодаря их использованию в ракетах. Некоторые распространенные горючие виды топлива включают:
Горючие криогенные виды топлива более полезны, чем большинство других. инертное топливо может. Сжиженный природный газ, как и любое другое топливо, будет гореть только при правильном смешивании с нужным количеством воздуха. Что касается СПГ, большая часть эффективности зависит от метанового числа, которое является газовым эквивалентом октанового числа. Он определяется на основе содержания метана в сжиженном топливе и любом другом растворенном газе и варьируется в результате экспериментальной эффективности. Максимальное повышение эффективности двигателей внутреннего сгорания будет результатом определения надлежащего соотношения топлива и воздуха и использования дополнительных углеводородов. для дополнительного оптимального сгорания.
Процессы сжижения газа улучшались за последние десятилетия с появлением более совершенного оборудования и контроля тепловых потерь в системе. Типичные методы используют преимущества температура газа резко снижается при сбросе контролируемого давления газа. Достаточное повышение давления и последующий сброс давления могут привести к сжижению большинства газов, о чем свидетельствует эффект Джоуля-Томсона.
Хотя сжижение природного газа для хранения, транспортировки и использования является экономически эффективным. примерно от 10 до 15 процентов газа расходуется во время процесса. Оптимальный процесс включает четыре стадии охлаждения пропана и две стадии охлаждения этилена. Может быть добавлена дополнительная ступень хладагента, но дополнительные затраты на оборудование экономически не оправданы. Эффективность может быть связана с каскадными процессами чистых компонентов, которые сводят к минимуму общую разницу температур между источником и стоком, связанную с конденсацией хладагента. Оптимизированный процесс включает оптимизированную рекуперацию тепла и использование чистых хладагентов. Все разработчики технологических процессов заводов сжижения, использующие проверенные технологии, сталкиваются с одной и той же задачей: эффективно охлаждать и конденсировать смесь с помощью чистого хладагента. В оптимизированном каскадном процессе смесь, которая должна охлаждаться и конденсироваться, является сырьевым газом. В процессах со смешанным хладагентом пропана две смеси, требующие охлаждения и конденсации, - это подаваемый газ и смешанный хладагент. Главный источник неэффективности заключается в теплообменной линии в процессе сжижения.
