Трушляков В.И. и др. Монография (818589), страница 34
Текст из файла (страница 34)
Метод складывается из двух этапов: - нейтрализации парогазовой смесью; - сушки систем подогретым воздухом с Т = 80-90 'С. Сущность этого метода заключается в том, что во время прохождения парогазовой смеси через топливную систему происходит ее конденсашп на внугренних поверхностях системы. Образующийся конденсат постепенно стекает по стенкам в нюкнюю точку системы„а на его месте образуютса новые порции. При этом остатки компонегпа смываются со стенок системы, нейтрализуются и выводятся через спинные точки наружу вместе с коцденсатом.
Принципиальная схема установки конденсационного метода очистки представлена на рис. 5.5. Й+~ Рис. 5.5. Принципиальная схема установки конденсационного метода очистки топливных систем ракет: 1 — ступень ракеты; 2 — слив конденсата из бака О; 3 — агрегат, 4- слив конденсата из бака Г; 5 — щиток испытательный; б — шрегаг, 7 — заправочносливиая горловина О; 8 — горловина; 9 — отвод парогазовой смеси из лренвкной горловины Г в атмосферу; 10 — отвод парогазовой смеси из лренажной горловины О 200 Зтот метод, хотя и является наиболее отработанным, обладает рядом серьезных недостатков: повышенная скорость коррозионных процессов конструкционных материалов систем из-за повышенных температур (70-80 'С) парогазовой смеси н агрессивности образующихся растворов; необходимость специальных условий для выполнения очистки (наличие в нюкних точках топливных систем отверстий для слива и по возможности отсутствие жидкой фазы компонента), которые практически невозможно создать на всех типах ракет; плохое удаление с поверхности систем горючего продуктов осмоления; не обеспечивается гарантированная сушка систем, в связи с чем не исклю- чена коррозия; образуется большое количество промстоков, требующих нейтрализации.
Жидкостный метод очистки полным заполнением предназначен для проведения полной очистки топливных систем ракет в условиях войсковых частей (рис. 5.6). Очистка систем этим методом проводится в три этапа. жидкостная промывка топливных систем полным заполнением; сушка топливных систем подогретым воздухом; продувка кондиционным воздухом. Хотя метод отработан полностью, но практического применения не нашел нз- за присущих ему недостатков: работы по очистке системы должны проводиться в вертикальном положении; не обеспечивается удаление продуктов осмоления с поверхности систем горючего; большой расход промывных жидкостей; не обеспечивается удаление продиффундировавших молекул компонентов топлив из конструкционных материалов; большое количество стоков, требующих нейтрализации. На практике существующие химические способы нейтрализации по своему исполнению близки к физическим, только вместо нейтральных газов н жидкостей используют вещества, вступающие в химическую реакцию с компонентами топлива.
Так как НДМГ обладает щелочными свойствами, легко соединается с кислотами, образуя сали, при нейтрализации целесообразно применять растворы 201 гг ~Я Рис. 5.6. Принципиальная схема установки жидкостного метода нейтрализации топливных систем ракет 1полным заливом в вертикальном положении): 1 — агрегат; 2 — шланг; 3 — дренажное приспособление; 4 — дренажная горловина бака О; 5 — бак О; 6 — бак Г; 7 — заправочно-спивная горловина бака Г; 8 — дренажная горловина бака О; 9 — дренажная горловина бака Г; 1Π— шланг, 11 — зумпф системы откачки промстоков; 12 — вентили; 13 — распределитель; 14 — пневмощиток стартовый; 15 — шланг; 16 — дренаж системы заправки ракеты компонентами; 17 — насос откачки промстоков; 18- трубопровод к станции нейтрализации промстоков кислот.
Наибольшее применение нашла уксусная кислота из-за своей малой агрессивности. Нейтрализация баков окислителя проводится 0,5-процентным водным раствором бихромата натрия. При применении химически активных веществ снижается уровень токсичности промстоков. Хотя жидкостный метод и имеет целый ряд существенных недостатков, он наиболее полно решает возложенные на него задачи, а именно: исключен процесс смолообразования в топливных системах; низкая скорость коррозионных процессов, т.к.
температура нейтрализую- щнх растворов невелика; исключена потребносп в дополнительной доработке ракеты. Ультразвуковой метод нейтрализации является одним из перспективных. В КБ ПО "Полет" была создана экспериментальная установка ФОК615, представляющая собой передвижную универсальную систему н предназначенная как для 202 очистки и обеззараживания емкостей, так и для нейтрализации полученных при этом промсгоков (23]. Полная очистка стенок емкостей достигаегса снятием с помощью кавитаци- онного процесса загазованного слоя металла толщиной 2-5 мкм. Нейтрализация промстоков производится интенсивной обработкой их кавитационным процессом в ультразвуковых реакторах с предварительным насыщением химически актив- ными газами.
К недостаткам метода можно отнести то, что есть выход промстоков, которые подлежат очистке, и то, что ракета, подвергшаяся нейтрализации этим методом, годна только к утилизации. Перспективными являются методы и установки„создаваемые на основе термохимического и термокаталитического способов обезвреживания, развитие ко- торых нашло применение в циркуляционных термохимических и термокаталитическнх схемах обезвреживания ракет, снимаемых с боевого дежурства, н отделившихся частей в районах падения 121, 23). 5.4. Технологические схемы обезвреживании баков и двигательных установок термохнмнческнм н термокаталитическмм методами Способ термохимического обезвреживания остатков токсичного горючего в баках отделившихся частей ракет было предложено распространить на детоксикацию баков ракет, снимаемых с боевого дежурства и подлежащих утилизации 135). Для этого после слива компонентов топлива из топливных баков емкости баков горючего и окислителя вюпочаются в замкнутый контур, в котором осуществляется циркуляция и взаимная нейтрализация паров обоих токсичных компонентов ракетного топлива.
Установка для реализации процесса деюксикации по такому способу должна включать в себя кроме соединительной арматуры также газодувку для обеспечения принудительной циркуляции и доставки реагирующих компонентов в зону реакции, систему сброса избыточных газов, аппара- туру контроля и управления. При реализации процесса термохимического обезвреживания возможно несколько схемных вариантов (рис. 5.7-5.11).
1. Схема состоит из двух баков (горючего и окислителя) и коммуникаций (рис. 5.7). 203 При продуве паров окислителя через бак с парами горючего происходят перемепгивание, химические реакции, нагрев газовой смеси и испарение остатков НДМГ. После этого газовая смесь частично выбрасывается в атмосферу, через адсорбционно-каталитический фильтр, часгично подается на циркуляцию для более полного обезвреживания. Приведенная схема обезвреживания дополняется блоком для термокаталити- ческого разложения. Рис.
5.7. 1 — вентилятор; 2 — реактор-теплообменник; 3 — газопроводы; 4 — адсорбциониый фильтр; 5 — емкосп добавочного компонента горючего; 6 — емкость добавочного компонента окислителя; 7; 8; 9; 1Π— заправочные и дренажные штуцеры ракеты; 11 — бак горючего; 12 — бак окислителя; 13 — редокс-индикатор; 14 — запорная арматура; 15 — датчик температуры; 1б — привод управления вентилятора; 17 — дренажно-предохранительный клапан 11. Схема (рис. 5.8) состоит кз двух баков (горючего и окислителя), коммуникаций, дополнительного блока с катализатором.
Здесь вследствие невысокой температуры, развиваемой на катализаторе, температура разложения снижаетса, что приводит к неполному разложению. Поэтому продукты разложения и осинки Рис. 5.9. 1 — вентилятор; 2 — реакгор-теплообменник; 3 — газопроводы; 4 — адсорбционный фильтр", 5 — емкость добавочного компонента горючего; б — емкость добавочного компонента окислителя; 7; 8; 9; 10 — заправочные и дренажные штуцеры ракеты; 11 — бак горючего; 12- бак окислителя; 13 — редокс-инликатор; 14 — запорная арматура; 15 — датчик температуры; 16 — привод управления вентилятора; 17 — химический реактор; 18 — дренажно-предохранительный клапан; 19 — регулируемый дроссель Характерной особенностью процессов обезвреживания, протекающих в баках, является то, что они происходят при большом избытке паров окислителя или горючего (в начальный момент взаимодействия), то есть при соотношении компонентов топлива, сильно отличающихся от стехиометрического.
При продувке паров горючего илн окислителя возможно протекание следую~цих процессов: двюкение газа внутри бака; изменение состава газа в результате химического взаимодействия с парами компонента топлива и остатками жидкого горючего (продув окислителем бака горючего); теплообмен между стенками бака н газом пролува, а также продуктамн химических реакций; массобмен между газами продува и остатками топлива (диффузия, испарение, конденсация и т.д.). активных газов подаются в бак с окислителем, где происходит испарение окислителя и частичное взаимодействие между активными газами и остатками окисли- Ш. Схема (рис. 5.9) состоит из двух баков (горючего и окислителя), коммуникаций и химического реактора дожита продуктов„выходящих из бака горючего.
Дан развития температур свыше 450 'С в реактор добавляется дополнительное количество окислителя. !У. Схема (рис. 5.10) состоит из двух баков (горючего и окислителя), коммуникаций и химико-каталитического реактора дожита, в который поступают пары и нз бака окислнтеля, и из бака горючего. Продукты разложения после охлаждения частично сбрасывается через каталитический патрон в окружающую среду, нли частично снова разделяются, и отдельно подаются и в бак окислителя, и в бак горючего для испарения остатков токсичных компонентов. Рис.
5.8. ! — вентилятор; 2 — реактор-теплообменник; 3 — газопроводы; 4 — адсорбционный фильтр; 5 — емкость добавочного компонента горючего; б — емкость добавочного компонента окислителя; 7; 8; 9; 1Π— заправочные и дренажные штуцеры ракеты; 11 — бак горючего; 12- бак окислителя; 13 — редокс индикатор; 14 — запорная арматура; 15 — датчик температуры; 16 — привод управления вентилятора; 17 — каталитический реактор; ! 8 — лренажно-предохранительный 205 Рис. 5.10. 1 — вентилятор; 2 — реактор-теплообменник; 3 — газопроводы; 4 — адсорбционный фильтр; 5 — емкосп добавочного компонента горючего; 6 — емкость добавочного компонента окислителя; 7; 8; 9; 10 — заправочные и дренажные ппуцеры ракеты; 11 — бак горючего; 12 — бак окислителя; 13 — редокс-индикатор; 14 — запорная арматура; 15 — датчик температуры; 16 — привод управления вентилятора; 17 — химический реактор; 18 — дренажно-предохранительный клапан; 19 — регулируемый лроссель; 20 — дроссель регулирования подачи газа в бак горючего; 21 - дроссель регулирования подачи газа в бак окислителя 207 Параметры процессов, протекающих в топливном баке при продувке будут зависеть от многих харакгеристик процесса обезвреживания, например: величины расхода газа продува; состава газа, поступаощего в бак; физико-химических процессов, протекающих в баке, конструктивных особенностей бака и многих других факторов.
Топливо в баке после слива находится в двух состояниях: пар и в виде тонкой пленки на поверхности конструктивных деталей бака. Количество топлива, находящегося в виде паров, определяется физическими параметрами (давлением, температурой и т.д.). Количество топлива в виде пленки зависит от физического состояния жидкости. Причем, следует отметить, что пленка оказывает существенное влияние на процессы происходящие в баке, — при одних условиях она может испаряться, увеличивая массу и влажность паров топлива в баке, при других — увеличивать степень конденсации составляющих газа наддува и, следовательно, уменьшить его влажность. Исходя из условия прочности бака, средняя температура продуктов взаимодействия не должна быль выше 150-200 'С, так как зто может привести к нагреву стенок бака до 100-150 'С, что не допустимо.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
