Однако, разговор у нас сегодня не о мистере Фризе и не о его страшных «лучах холода» (Freeze in hell, Batman!), а об грядущем использовании энергии холода для нужд всего человечества.Сама по себе постановка задачи об использовании «энергии холода» для людей, знакомых с постулатами физики, уже отдаёт долей ереси, впрочем, как и уже упомянутые выше, совершенно фантастические «лучи холода»У холодного твёрдого тела (жидкости, газа) и в самом деле не так и много собственной энергии.
Будь мы в условиях какого-нибудь спутника Сатурна (например, того же широкоизвестного Титана), то жидкий азот или жидкий кислород не особо бы помогли нам в деле получения энергии — в общем-то их низкотемпературные, жидкие состояния там практически бесполезны.Но мы, на нашей Земле, сами не осознавая того, живём с вами в очень тёплом мире. Шутка ли: на большей части поверхности Земли царит комфортная температура в 300 градусов Кельвина, а в какой-нибудь скороварке на вашей плите она и вовсе приближается к 400 К.Для жидкого азота, с его температурой кипения в 77 градусов Кельвина или для жидкого кислорода с его температурой фазового перехода в 90 К — это просто-таки «адски жарко».Условия для жидких кислорода и азота в нашем «тёплом мире» сродни условиям для воды на плите, раскалённой до 300-400 градусов Цельсия: эти жидкости жадно адсорбируют энергию из окружающей среды при нагреве.
В этом и состоит фокус криогеники: несмотря на, казалось бы, низкую собственную энергию самих криогенных жидкостей, мы с их помощью можем легко утилизовать тепловую энергию окружающей нас среды, которая при обычных условиях является для нас практически недоступной.
Я уже как-то писал об этом: если у Вас есть бассейн тёплой воды в жаркий летний день — на самом деле с термодинамической точки зрения вы нищая обезьяна. Если же Бог дал вам два сосуда, в которых есть неограниченные количества холода и тепла — вы самый богатый человек в мире.Именно так поступили , если вы помните, жители небольшого аляскинского города Чена (Chena), которые поставили холод своей природы себе на службу.
Собственно говоря, мистеру Фризу нефиг было тырить бриллианты у жителей Готэма — его технология фантастических «лучей холода» и сама по себе была энергетическим бриллиантом.
В реальной же жизни, пока поставки сжиженного азота, кислорода и СПГ напрямую с Титана на планету Земля пока не налажены, а «лучей холода» у нас и не предвидется, нам приходится использовать для охлаждения газов воздуха гораздо более затратные и сложные процессы.Как и в случае тепловых машин, в случае холодильников у нас тоже есть свои циклы и свои фамилии, которые были увековечены в названиях холодильных циклов.Если для тепловых машин у нас есть циклы Ренкина, Брайтона, Стирлинга или Дизеля, то для холодильного оборудования чаще всего применяют циклы Линде, Клода, Гейландта и, особенно, Капицы.Термодинамические основы всех холодильных циклов хорошо изложены вот тут, об истории изобретения наиболее эффективного цикла сжижиения кислорода и азота, как и об истории «войны за русский кислород», можно почитать здесь, нам же интересно иное: сколько сейчас надо тратить на получение кислорода и азота?
Не вдаваясь во многие технические подробности скажу: сейчас эффективность запасения энергии в сжиженных азоте и кислороде для нормальных условий составляет около 50%.Как вы понимете, энергозатраты на сжижение чего-либо (воздуха или природного газа) напрямую зависят от того, при какой температуре вы получили исходный продукт на вход холодильной установки.Скажу, для примера, что при температуре в 300 К (это привычные нам 27 °C) на сжижение килограмма СПГ надо тратить около 3400 КДж, в то время, как при температуре в 240 К (а это — обычные сибирские -33 °C) эти затраты уже составляют всего 1300 КДж на килограмм СПГ — почти в три раза меньше.Поэтому, как вы догадались, у проекта «Ямал-СПГ» есть и свои преимущества перед проектами СПГ где-нибудь на тропическом Тринидаде или в экваториальной Нигерии. Там холодно. В общем, «в ЦК не дураки сидят, полетите ночью». Ночью сжижать тоже выгоднее, если что. Ценятся ведь каждые 10 градусов.
Для азота и кислорода, как вы понимаете, картинка похожая.
Жидкий кислород, как и масса других «плюшек» криогеники, вроде инертных газов или «сухого льда» (твёрдой углекислоты) сейчас легко утилизируются современной экономикой.Основным же, «условно бесхозным», свободным компонентом криогенных циклов, оказывается жидкий азот.Именно на использовании жидкого азота и основаны сейчас большинство идей по облегчению трудного энергетического будущего человечества.
Хорошо, а сколько же энергии «запасёт» жидкий азот при своём сжижении в расчёте на килограмм? Понятное дело, что в жидком азоте нам надо учитывать, что это не собственная энергия азота, а именно та ΔT, о которой мы говорили в рассказе о грустной обезьяне, которая сидит в жаркий летний день возле бассейна с тёплой водой.
Сразу скажу. С бензином эту запасённую энергию и сравнивать-то нечего.Жидкий азот в собственном фазовом переходе жидкость-газ и в расширении полученного газа от 77 К до условных 300 К может запасти всего около 97 Ватт-часов на килограмм.Для сравнения — бензин, в случае его использования в двигателях внутреннего сгорания с весьма скромным КПД в 28% имеет плотность энергии в 30 раз больше — около 3000 Ватт-часов на килограмм.Однако, уже при сравнении с модными сейчас, транспортными литий-ионными батареям, жидкий азот смотрится гораздо убедительнее — современные LiIon батареи имеют плотность энергии в пределах 100-250 Ватт-часов на килограмм.
Кроме того, надо понимать, что у любой химческой батареи есть одна неприятная особенность, которая очень напоминает знаменитый «парадокс ремонта в России»:
Любая химическая батарея получается или мощная — или ёмкая. Но никогда — и мощная, и ёмкая одновременно.В итоге получается вот такая грустная картинка:
В случае, если LiIon батарея запасает нам искомые 250 Вт-час/кг, её пиковая мощность составляет десятки ватт на килограмм. И для создания более-менее пристойной мощности приходится нагружать автомобиль сотнями килограмм батарей.В случае же, если мы требуем от батареи «Давай отец, поднажми!», требуя от неё пиковую мощность в пределе до 1 кВт на килограмм, то батарея нам спокойно отвечает: «Куда ж, Глеб Егорыч, у "Студера"-то мотор втрое!» и издыхает уже на удельной энергии в 80-100 Вт-час/кг. Что, опять-таки, вынуждает нас грузить авто сотнями килограмм батарей.
С этой точки зрения жидкий азот уже не выглядит «гадким утёнком» и его запасённая удельная энергия в 97 Вт-час/кг вполне попадает в реалии нового мира дорогой нефти.
Проблема тут, в общем-то, похожа на проблемы батарей: данную энергию жидкому азоту надо в двигателе очень быстро передать.Тогда мы, в общем-то, можем даже при таких небольших значениях удельной энергии получать хорошие значения удельной мощности двигателя на испарении жидкого азота.
Именно на этой проблеме и «засыпались» первые проекты автомобилей на жидком азоте. Ведь, надо сказать, что первый прототип такого автомобиля был презентован общественности ещё в 1902 году. Тогда этот первый прототип, названный Liquid Air, смог проехать 64 километра по улицам Лондона со средней скоростью в 19 километров в час, потратив на это 64 литра смеси жидкого азота и кислорода.КПД того, первого прототипа был смешным: по позднейшим расчётам его эффективность, даже без учёта потерь на сжижение воздуха, только на двигателе, составила всего 4%.От данного прототипа осталось лишь скромное фото:
Как видите — потратить на такую малышку целых 68 литров жидкого воздуха было весьма расточительно.На фото, за рулём Liquid Air сидит Ганс Кнудсен, датский изобретатель, который и дал «Жидкому Воздуху» путёвку в жизнь.Однако, как это часто бывает в жизни, алчность и самомнение взяли в этой давней истории верх над честностью и талантом.Кнудсен, который после изобретения «Жидкого Воздуха» тут же прозвал себя «Гением Двух Континентов» начал поездки по США и по Европе с демонстрацией своего автомобиля и для продажи акций своей будущей компании.Деньги наш изобретатель получил, да вот только заниматься доводкой своего весьма сырого концепта «в металле» почему-то не спешил, сосредоточившись на шоу показа прототипа, рисовании эскизов новых автомобилей и прожигании жизни в обществе гламурных девиц.Итогом такого подхода явилось создание Кнудсеном весьма ординарного прототипа автомобиля с обычным бензиновым двигателем — и быстрое банкротство его компании, которое оставило миру лишь полтора миллиона долларов долгов и весьма сырой прототип.
Более серьёзная попытка создания автомобиля на жидком воздухе была предпринята в США, в промежутке между 1912 и 1915 годами.Два бывших менеджера американской компании «Бьюик» — Уильям Литтл и Уильям Дюран создали опытный родстер Little («Малыш»), который тоже использовал в качестве топлива жидкий воздух:
Этот автомобиль уже был оснащён 20-сильным 4-х цилиндровым двигателем, работавшем на расширении жидкого воздуха, который изобретатели переработали из стандартного двигателя внутреннего сгорания.По замыслу Литтла и Дюрана их жидко-воздушный «Малыш» должен был продаваться по одинаковой цене с их другим творением —«Шевроле Шесть» и стоить в розницу около 650 долларов. «Малыш» был собран и испытан изобрететелями в 1914 году и показал работоспособность концеции.Однако, трудности в снабжении будущих автомобилистов жидким воздухом поставили в итоге весь проект «Малыша» под вопрос и, в конце-концов, выбор был сделан в пользу бензиновых авто, а проект на жидком воздухе в 1915 году был окончательно закрыт.
К концепции автомобиля на жидком азоте (за время ХХ века люди уже научились разделять компоненты жидкого воздуха) вернулись уже в наше время.В 2000 году группа изобретателей из Вашингтонского университета создала экспериментальный автомобиль на жидком азоте, который они назвали LN2000.
Для демонстрации концепции под использование жидкого азота был переделан стандартный почтовый грузовой микроавтоус Grumman Kubvan, который на испытаниях развил скорость в 35 километров в час.Замеры расхода жидкого азота показали, что двигательная система достигла 20% КПД, что уже, в принципе, находилось близко к КПД систем с ДВС.Однако основная проблема оставалась нерешённой: жидкий азот просто не успевал эффективно расширяться в цилиндрах стандартного типа — теплоотдача через стенки не успевала передать азоту достаточное количество энергии, в результате чего большая часть запасённой в азоте «энергии холода» буквально улетала в выхлопную трубу, создавая парок из жидкого азота вслед за автомобилем:
Конкурировать с бензиновыми и дизельными автомобилями машины на жидком азоте не могли в силу малой удельной энергии жидкого азота, а тягаться с «батарейками на колёсах», то бишь — электромобилями им не позволял низкий КПД преобразования энергии жидкого азота в механическое движение цилиндров.
Надо было что-то придумывать.И идеи не заставили себя долго ждать.Но для их реализации жидкий азот сначала всё-таки пришлось снять с колёс и поставить на грешную землю.И помогли в этом мистеру Фризу проблемы большой электроэнергетики, которые мы рассмотрели в прошлой статье.
Попытки поставить энергию воздуха на службу аккумуляции электроэнергии предпринимались и раньше. Так, первая аккумулирующая электростанция на сжатом, а не сжиженном воздухе появилась в Германии ещё в 1970-х годах.Аккумулирующая станция под названием Хунторф (Huntorf) и с мощностью в 290 МВт использовала сжатый воздух в качестве аккумулятора энергии:
Однако у сжатого воздуха есть неприятный эффект: при его сжатии он сильно нагревается, в результате чего часть энергии, потраченной на его сжатие, запасается не в виде давления, которое можно как-то с толком потом использовать, а в виде тепла, которое обычно очень трудно уловить, а тем более — долго хранить.Поэтому часто эта часть энергии просто безвозвратно теряется, а сжатый газ при расширении в турбине очень сильно охлаждается, что негативно влияет на параметры КПД турбинной установки.Так, станция Хунторф работает c КПД всего лишь в 42%, что где-то вдвое меньше КПД гидроаккумулирующих электростанций (ГАЭС), которые обосновано считаются «золотым стандартом» аккумуляции электроэнергии.
Конечно, в современных системах аккумуляции электроэнергии стараются идти на различные ухищрения, чтобы «добыть» побольше энергии из упрямого газа. Так, например, в аккумулирующей станции Макинтош (McIntosh) в Алабаме, которая имеет мощность в 110 МВт для прогрева расширяющегося воздуха используют сжигание природного газа:
Однако, сжигать дополнительно по объёму к воздуху ещё и 30-40% природного газа, для того, чтобы достичь КПД в 82%, не улыбается особо никому — и поэтому все искали (и ищут) удобные замены сжатому воздуху.
Такой заменой и оказался для большой энергетики сжиженный воздух.Авторство идеи об утилизации избыточной генерации энергии путем сжижения атмосферного воздуха принадлежит профессору Университета Лидс китайцу Юлон Дину.Работоспособность концепции Дина была доказана на первой же экспериментальной установке мощностью 5 кВт, построенной в 2010 году компанией Highview Power Storage на крупнейшей в Британии 100-мегаваттной ТЭЦ Слау, которая работает на древесных отходах. В течение девяти месяцев установка исправно «отгружала» в сеть запасенные ночью дешевые киловатты с эффективностью более 50%, а в режиме принудительного прогрева жидкого воздуха при помощи отработанного теплоносителя с температурой 110–115°C, КПД установки достигал солидных 70%, вплотную приближаясь к КПД ГАЭС.
Успех пилотного проекта был закреплен незамедлительно. На правительственный грант в 1,1 млн. фунтов на той же ТЭЦ Слау уже в 2011 году была построена пилотная аккумулирующая станция на жидком азоте мощностью уже в 350 кВт и с емкостью хранилища в 2,5 МВт-часа по энергии, что соответствет 4–8 часам работы в сеть с полной нагрузкой.
Вопрос принудительной передачи энергии расширяющемуся азоту был взят под чёткий и непосредственный контроль. Жидкий теплоноситель с температурой 110–115°C, вместо атмосферного воздуха с температурой 20–30°C совершил в криогенике «маленькое чудо».
Результаты для транспорта не заставили себя ждать.В феврале 2011 года от Highview Power Storage отпочковалась небольшая компания Dearman Engine, которая уже замахнулась на «святое»: изобретатель Питер Дирмэн объявил, что намерен дать миру компактный двигатель на жидком азоте, который повторит успех по КПД, достигнутый стационарными установками на ТЭЦ Слау.
Первая версия агрегата, собранная Питером в 2001 году, до сих пор пыхтит под капотом его старенького Ford Fiesta, легко разгоняя машину до скорости в 50 км/час, недостижимой для LN2000:
Концепция Дирмэна и проста, и сложна одновременно: жидкий азот и нагретый до высоких температур теплоноситель смешиваются непосредственно в цилиндрах его экспериментального двигателя, позволяя жидкому азоту мгновенно достигать громадных значений пиковой мощности и полностью передавать (и точнее — забирать) свою «энергию холода» в окружающую среду.
Сейчас Дирмэн доводит свой агрегат до промышленного образца и на 2014 год проанонсировано создание двигателя для автомобиля, который будет иметь мощность в 30-40 кВт и позволить добиться значений КПД, «сравнимых по значению с КПД стационарных установок аккумулирвания электронергии».Надеюсь, Питера Дирмэна не погубят алчность и самомнение, как это случилось с дедушкой автомобиля на жидком воздухе — Гансом Кнудсеном.По крайней мере — его гараж где-то в Англии, где он собирал свой первый двигатель, очень напоминает мне гараж моего хорошего друга, который собирает в Днепропетровске небольшие ORC-установки:
Я верю в тебя, мистер Фриз,
где бы ты сегодня конкретно не находился — в Чене, в Лондоне, в Вашингтоне, в Москве, на Ямале — или в родном мне Днепропетровске.Let's kick some ice! Winter has come at last.
crustgroup.livejournal.com
Авторство идеи об утилизации излишней генерации энергии методом сжижения атмосферного воздуха (а практически — азота) в промышленных криогенных установках для сетей с высокой долей нестабильных источников (наподобие ветровых и солнечных электростанций) приписывают доктору наук Университета Лидс китайцу Юлон Дину. Но ничего нового ему придумывать не было нужно.
Все компоненты криогенного аккумулятора (CES) — турбодетандеры, сосуды Дьюара и паротурбинные генераторы- известны уже более ста лет. Страно, что за это время никто, не считая Дина и его сотрудников, не додумался сложить совместно эти идеально совпадающие кусочки различных «пазлов».
Все очень способное легко, и CES не исключение из правил. Дабы «усвоить» временно ненужное электричество, воздушное пространство в CES охлаждается до -196°C, а полученная наряду с этим жидкая смесь кислорода и азота закачивается в закрытое хранилище-термос, где с минимальными утратами (менее 0,5% в день) и при атмосферном давлении может храниться семь дней. В моменты, в то время, когда сети начинают «проседать» под нагрузкой, жидкий воздушное пространство поступает на испаритель и, расширяясь в 700 и более раз, раскручивает турбину.
Предварительный нагрев испарителя необязателен — отличия в 210−230 градусов между практически обычной температурой и космическим «холодом за бортом» вполне достаточно для взрывного выброса скрытой энергии смеси. Совершивший работу очень холодной воздушное пространство полностью возвращается в рабочий цикл.
Работоспособность концепции Дина была доказана на первой же экспериментальной установке мощностью 5 кВт, выстроенной в 2010 году компанией Highview Power Storage на наибольшей в Британии 100-мегаваттной ТЭЦ Слау, которая трудится на древесных отходах. В течение девяти месяцев установка исправно «отгружала» в сеть запасенные ночью недорогие киловатты с эффективностью более 50%, а в режиме принудительного прогрева жидкого воздуха при помощи отработанного теплоносителя с температурой 110−115°C КПД установки достигал солидных 70%, близко приближаясь к КПД ГАЭС (гидроаккумуляционных электростанций) — «золотого стандарта» громадной энергетики.
Успех проекта был закреплен без промедлений. На грант в ?1,1 млн, выделенный правительством страны, инициативная несколько в составе Highview, региональных электросетей Scottish & Southern Energy и производителя криогенной техники BOC/Linde весной прошлого года запустила в Слау пилотную накапливающую станцию мощностью 350 кВт с емкостью хранилища 2,5 МВт/ч (4−8 часов работы сети с полной нагрузкой).
Сборка станции на месте заняла всего два месяца, поскольку все применяемое в ней оборудование выпускается серийно и не требует дополнительной сертификации. По словам главного технолога Highview Роба Моргана, подобные системы возможно собирать из готовых модулей, как конструктор Lego, и масштабировать их электрические характеристики в зависимости от требований сети. Емкость модуля, со своей стороны, определяется количеством энергоносителя: термос на 10 т жидкого воздуха плотностью 873 кг/м3 способен выдавать в сеть один милионов ватт мощности в час, на 100 т — 10 МВт/ч, и т. д. В периоды вынужденного бездействия CES-станции смогут производить на продажу сжиженные технические газы либо создавать мороз для пищевых, химических и металлургических комбинатов.
Процессы, происходящие в недрах пилотной криогенной станции в Слау, делятся на три этапа: сжижение воздуха в цикле среднего давления (заряд аккумулятора), хранение «сжиженного» электричества и восстановление энергии с большим давлением (разряд). На начальной стадии атмосферный воздушное пространство, нагнетаемый в совокупность при помощи винтовых компрессоров, подвергается тщательной очистке от примесей: твёрдые частицы и пыль оседают на фильтрах, а влага, углеводороды и СО2 отделяются при помощи двухслойного адсорбера из синтетических цеолитов и алюмогеля.
Цеолиты — это несколько минералов, известных собственными впитывающими способностью и качествами к ионному обмену. Иногда адсорберы «забиваются» и для их восстановления, и для отвода «мусора» используется стандартная процедура сброса давления, последующего охлаждения и нагрева.
Подготовленный так и сжатый до 40 атм сухой и тёплый воздушное пространство проходит через двухступенчатый турбодетандер — холодильную машину, в которой он два раза расширяется и теряет солидную часть собственной тепловой энергии (охлаждается), раскручивая лопатки турбин до 50 000 об/мин. Дополнительное охлаждение происходит кроме этого при дросселировании за счет результата Джоуля-Томпсона: пребывав еще под давлением, газ медлительно проходит в расширительную камеру через пористую перегородку — дроссель.
В следствии львиная часть закачанного в совокупность воздуха преобразовывается в светло-серую текучую жидкость с температурой -196°C, а остатки охлажденного газа, не успевшие утратить всю тепловую энергию, закачиваются в турбодетандер повторно. Хранение жидкой смеси кислорода и азота осуществляется при атмосферном давлении в двух стандартных 10-тонных криогенных емкостях-термосах с двойной вакуумно-порошковой термоизоляцией.
Восстановление энергии в CES является следствием регазификации воздуха. Выход станции с нулевой генерации на полную мощность занимает не более 20 мин.. Итак, в то время, когда сети нуждаются в дополнительном электричестве, жидкий воздушное пространство откачивается из термоса и при помощи замечательных поршневых насосов, создающих в трубопроводе давление порядка 70 атм, подается на разогретый до 110 °C теплообменник-испаритель.
Попадая на эту «сковородку», воздушное пространство расширяется и с огромной скоростью устремляется на лопатки 4-ступенчатой турбины. Крутящий момент турбины через понижающий редуктор передается на генератор переменного тока, а «выжатый до нитки» отработанный воздушное пространство с давлением 0,5 атм и температурой порядка -40°C возвращается на вторичную переработку, проходя по пути через резервный тепловой аккумулятор с жёсткой засыпкой из песка и гравия.
В целях экономии в Слау употребляется серийная паровая турбина Concepts Nrec с рабочим диапазоном от 40 до 84 000 об/мин, но для будущих станций планируется создание особых криогенных турбин, талантливых действенно трудиться в сухой среде при температуре от -196 до -30°C и давлении 100−150 атм.
Президент Highview Power Storage Гарет Бретт уверен, что разработка хранения энергии в виде жидкого воздуха имеет блестящие возможности, и с ним тяжело не дать согласие. «В отличие от ГАЭС, требующих ландшафта и огромных площадей с громадным перепадом высот, компактные криогенные станции возможно возводить где угодно и с минимальными затратами, а при необходимости — разбирать и перевозить с места на место, — отмечает Бретт. — Хранение жидкого азота намного надёжнее, чем хранение газа, мазута, дизтоплива, а самый экзотический материал для того чтобы изготовить криогенное оборудование — нержавейка».
Посредством модульных CES мощностью 10−40 МВт, легко выдерживающих более 13 000 циклов разряда, возможно покрыть целый диапазон потребностей сетей любого масштаба. Жидкий воздушное пространство имеет хорошие шансы стать надежным буфером для нестабильных ветровых плантаций и гелиостанций, оперативно гасить суточные пиковые нагрузки и переваривать сбросы реактивной мощности независимо от наличия водных геологии и ресурсов в точке размещения.
Помимо этого, у Highview имеется уникальное решение проблемы энергетической независимости для отдельных фирм и маленьких населенных пунктов. Компактный генерирующий модуль Cryo GenSet состоит только из стандартной 10-тонной турбогенератора и ёмкости, а жидкий азот для него возможно доставлять в автомобильных цистернах либо сменных емкостях с ближайшего завода по производству технических газов. Согласно расчетам Бретта, эксплуатация модуля Cryo GenSet (что возможно забрать в аренду) обойдется потребителям в два раза дешевле, чем обслуживание независимой дизельной установки.
Арктика под капотом.
Гарет Бретт и его коллеги не планируют ограничивать сферу собственной деятельности громадной и малой энергетикой. В феврале 2011 года от Highview Power Storage отпочковался стартап Dearman Engine, замахнувшийся на «святое»: изобретатель Питер Дирмэн собирается очистить от двигателей внутреннего сгорания промышленные объекты, складские терминалы и городские стройплощадки.
Экологически чистый криогенный двигатель Дирмэна (КДД) ожидал собственного часа целое десятилетие. Первая версия агрегата, собранная Питером в 2001 году, до сих пор пыхтит под капотом его старенького Ford Fiesta, легко разгоняя машину до 50 км/ч.
Дирмэн не стал повторять неточность собственных предшественников, переносивших процесс расширения воздуха в отдельный теплообменник. В поршневом двухтактном КДД кульминационное действо свершается конкретно в цилиндрах мотора. Хитроумная совокупность впрыска снабжает образование послойного заряда из двух рабочих жидкостей.
В камеру вводится порция жидкого теплоносителя (антифриза), следом — жидкий азот. В камере происходит стремительное изотермическое расширение газа, и поршень делает механическую работу с большим КПД расширения. В конце рабочего такта антифриз конденсируется, сбрасывает избыток «холода» на радиаторе и возвращается в тепловой цикл.
По оценке технолога Dearman Engine Генри Кларка, защитившего по КДД диссертацию , эффективность двигателя Дирмэна может быть около 35−50%. Так это либо нет, будет светло только через полтора года, в то время, когда свободные специалисты из компании Ricardo, лаборатории Резерфорда и пяти английских университетов закончат анализ термодинамики КДД и совершат опробования прототипа. Сам изобретатель уверен в том, что совершенным применением для криогенного двигателя смогут стать складские погрузчики, вспомогательные транспортные средства и легкая строительная техника.
Машины, применявшие в качестве горючего жидкий азот, показались задолго до Дирмэна. Первые из них были выпущены во второй половине 90-ых годов девятнадцатого века в бостонской мастерской Liquid Air Power & Automobile Co. на шасси серийного паровика Locomobile Steamer по разработке, приобретённой у некоего Томаса Джексона из Небраски. В то время, когда компания переехала в Лондон, на одной из таких автомобилей разъезжал узнаваемый в те годы датский изобретатель Ханс Кнудсен.
В интервью The Times Кнудсен утверждал, что на скорости 20 км/ч и при полном 68-литровом баке жидкого воздуха запас хода его криомобиля достигал 64 км.
В случае если это действительно, то экспериментальный карт CooLN2Car на жидком азоте с поршневым пневмомотором и баком количеством 180 л, что во второй половине 90-ых годов двадцатого века собрали студенты из Университета Северного Техаса, был в четыре раза прожорливее примитивной конструкции XIX века, не обращая внимания на современные высокотехнологичные материалы. В 2000 году еще один подобный автомобиль был выстроен в Вашингтонском университете.
15-сильный пневмомотор модели LN2000, переделанной из почтового фургона Grumman Kubvan, съедал практически 20 л ледяного «горючего» на милю (1,6 км) пути и еле разгонялся до 35 км/ч. Израсходовав на данный курьезный проект $360 000, выделенных Департаментом энергетики, студенты дали обещание, что новое поколение LN2000 будет более экономичным.
Статья «Продавцы воздуха» размещена в издании «Популярная механика» (№116, июнь 2012).
<
h5>
apotime.ru
Изобретение относится к криогенному двигательному модулю малой тяги для использования в классической или возвращаемой ракете-носителе. Криогенный двигательный модуль малой тяги содержит основной криогенный двигатель (10), два вспомогательных двигателя (21, 22) управления положением в пространстве, баки (31, 32, 33, 34) питания криогенными эрголями, устройство периодического создания в баках (31, 32, 33, 34) и устройство запуска взрывных импульсов основного криогенного двигателя в импульсном режиме в течение времени периодического создания давления в баках (31, 32, 33, 34). Устройство периодического создания давления в баке (31, 32, 33, 34) содержит теплообменную систему, связанную с тепловым аккумулятором (61, 62) и устройством (71, 72) возбуждения циркуляции предварительно заданного количества эрголя в теплообменной системе. Модуль дополнительно содержит устройство для нагрева теплового аккумулятора (61, 62) во время периодов между двумя последовательными взрывными импульсами. Изобретение обеспечивает улучшение массово-габаритных характеристик модуля и сокращение общей продолжительности выполнения задания. 16 з.п. ф-лы, 14 ил.
Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к криогенному двигательному модулю малой тяги для использования в классической или возвращаемой ракете-носителе.
Более конкретно, изобретение относится к криогенному двигательному модулю малой тяги, позволяющему обеспечивать перевод спутника с одной орбиты на другую, при этом двигательный модуль может быть встроен в спутник или представлять собой отделяемую ступень.
Уровень техники
В области запуска спутников основным направлением разработок является улучшение соотношения между запускаемой на геостационарную орбиту массой и массой определенной ракеты-носителя.
Классический способ запуска состоит в запуске спутника на переходную орбиту, называемую ГПО (геостационарная переходная орбита), а затем в переводе этого спутника на геостационарную орбиту с помощью включаемого в апогее реактивного двигателя на двухкомпонентном жидкостном топливе, при этом данный апогейный двигательный модуль встроен в спутник.
Было предложено также переводить спутник с низкой орбиты на геостационарную орбиту с помощью гелиотермической ступени, использующей жидкий водород.
Такой способ описан, например, в статье J.A. Bonometti, C.W. Hawk "Solar thermal rocket research apparatus and proposed testing" (University of Alabama - 1994).
Такой способ упомянут также в статье J.M. Shoji "Potential of advanced thermal propulsion. Orbit raising and maneuvering propulsion: research status and needs", опубликованной в издании Progress in Astronautics and Aeronautics - AIAA - Volume 87, p.30-47.
Согласно этому известному способу, который проиллюстрирован на фиг. 2, солнечный свет концентрируется параболическим зеркалом 5 на солнечную печь 6, в которой водород нагревается до температуры порядка 2000 К. Затем снижают давление водорода в сопле двигателя 8, обеспечивая повышенную скорость выброса (7500-8000 м/с), то есть удельный тяговый импульс около 750-800 с. На фиг. 2 показана схема такой системы, в которой спутник 2 связан с одной стороны с ракетой-носителем посредством стыковочного устройства 1 и с другой стороны с водородным баком 3 посредством конструкции 4. Позицией 7 схематично обозначено устройство получения жидкого водорода для питания солнечной печи 6 двигателя 8.
Такое устройство, которое никогда не использовалось на практике, теоретически должно дать возможность увеличения массы, выводимой на геостационарную орбиту. Однако подобная конфигурация имеет много недостатков.
В частности, для достижения температуры 2000 К необходимо обеспечить коэффициент концентрации солнечного потока от 5000 до 8000. Это предполагает зеркало очень высокого качества, которое очень трудно получить в условиях ограничений на бортовую массу. Кроме того, наведение на солнце должно быть очень точным, порядка ± 5' по двум осям, что ставит сложные проблемы управления ориентацией.
Габариты бака 3 для жидкого водорода также создают трудности. Действительно, для получения, например, общего тягового импульса величиной 30 МНс необходимо использовать бак, содержащий 4000 кг жидкого водорода, что соответствует емкости 60 м3 (это означает, например, диаметр 4,2 м и высоту 5 м).
Из-за этих неудобств развитие систем перевода на орбиту на основе гелиотермической ступени с использованием жидкого водорода остается гипотетическим.
Другая технология, которая дает возможность увеличить массу, доставляемую на геостационарную орбиту или на ГПО, предполагает ракету-носитель с последней криогенной ступенью, которая позволяет использовать баки относительно сниженного объема с более легким размещением в ракете-носителе. Так, для получения общего тягового импульса величиной 30 МНс криогенная ступень на жидком водороде и жидком кислороде требует массы эрголя 6600 кг, но при этом емкость баков составляет всего 22 м 3.
Однако применяемые в настоящее время криогенные ступени требуют использования турбонасосов, что повышает их стоимость.
Некоторые авторы предлагали выполнять криогенные ступени с питанием под давлением без использования турбонасосов, однако эти идеи не нашли конкретной реализации. И действительно, на практике давление водорода должно быть всегда выше давления кислорода, чтобы обеспечивать регенеративное охлаждение камеры сгорания. Из этого следует, что для создания давления необходима слишком большая масса гелия.
Сущность изобретения
Задача, на решение которой направлено настоящее изобретение, заключается в устранении указанных препятствий, в частности в обеспечении возможности перевода спутника на другую орбиту с помощью более простого, менее тяжелого и громоздкого устройства по сравнению с известными устройствами, позволяющего избежать использования турбонасосов и дающего возможность использования двигателей и баков умеренных размеров для эрголя с тем, чтобы уменьшить габариты ступени двигателя, необходимой для перевода спутника на другую орбиту. Под термином "эрголь", как известно, понимается ракетное топливо или компонент ракетного топлива.
В соответствии с изобретением решение поставленной задачи достигается за счет создания криогенного двигательного модуля малой тяги, обеспечивающего тягу в пределах от 100 до 1000 Н. Двигательный модуль по изобретению характеризуется тем, что содержит, по меньшей мере, один основной криогенный двигатель, имеющий давление в камере сгорания от 210 2 до 103 кПа, по меньшей мере, два вспомогательных ориентационных двигателя, по меньшей мере, первый и второй баки питания криогенными эрголями, средства создания импульсов давления в указанных баках питания и средства запуска основного криогенного двигателя в импульсном режиме в ходе создания импульсов давления в указанных баках питания. Продолжительность периода между двумя последовательными взрывными импульсами двигателя составляет примерно от 1 часа 30 минут до 12 часов. При этом средства периодического создания давления в указанных баках питания содержат, по меньшей мере, одну теплообменную систему, связанную с тепловым аккумулятором и средствами обеспечения циркуляции предварительно заданного количества эрголя в указанной теплообменной системе. Модуль дополнительно содержит также средства для нагрева теплового аккумулятора во время периодов между двумя последовательными взрывными импульсами.
Связанный с баком с эрголем тепловой аккумулятор может нагреваться, по меньшей мере, частично с помощью солнечной тепловой установки, например плоской солнечной тепловой установки, которая имеет отношение поглощательной способности к излучательной способности ( / ) больше 1 и снабжена суперизоляцией на своей задней поверхности.
Тепловой аккумулятор может также нагреваться, по меньшей мере, частично посредством рекуперации тепловых потерь топливного элемента питания, функционирующего на испаренных эрголях.
Топливный элемент питания может питаться холодными парами эрголя, выходящими из теплообменника, предназначенного для поддержания постоянной температуры в зоне отбора в баке с эрголем.
Тепловой аккумулятор может также нагреваться, по меньшей мере, частично посредством электрического нагрева.
Аккумуляция тепла внутри теплового аккумулятора в оптимальном варианте осуществляется с помощью материала, совершающего фазовый переход, такого как щелочной металл или углеводород.
Согласно конкретному примеру выполнения двигательный модуль содержит первый и второй баки с эрголем для питания основного двигателя, при этом эрголи совместно испаряются в связанных с баками тепловых аккумуляторах таким образом, чтобы обеспечивать постоянный состав смеси.
Согласно имеющему особые преимущества примеру выполнения криогенный двигательный модуль содержит первый и второй основные баки с эрголями и, по меньшей мере, первый и второй вспомогательные баки с эрголями, которые образуют буферные баки. Вспомогательные баки выполнены с возможностью создания давления посредством указанных средств создания давления и имеют такие размеры, что позволяют обеспечивать орбитальный маневр в ходе периодического питания основного двигателя и полностью опорожняются в конце взрывного импульса. При этом предусмотрены средства для повторной заправки указанных вспомогательных баков от соответствующих основных баков между двумя последовательными взрывными импульсами, а давление в основных баках поддерживается ниже давления питания основного двигателя
В этом случае согласно конкретному примеру выполнения вспомогательный бак покрыт теплоизоляцией и установлен внутри основного бака.
Перечень фигур чертежей
Другие особенности и преимущества настоящего изобретения станут ясны из нижеследующего описания некоторых вариантов осуществления изобретения, приводимых в качестве примеров, со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых:
фиг.1 изображает в схематичном общем виде криогенный двигательный модуль в одном из вариантов его осуществления и спутник, с которым связан модуль,
фиг.2 схематично изображает гелиотермическую ступень в соответствии с уровнем техники и спутник, с которым связана данная гелиотермическая ступень,
на фиг.3 схематично представлена совокупность основных функциональных органов в примере выполнения криогенного двигательного модуля с солнечным нагревом,
фиг.4 и 5 изображают соответственно на виде в разрезе и спереди пример выполнения плоской солнечной тепловой установки с встроенным тепловым аккумулятором и теплообменником, применимой в устройстве по изобретению,
фиг.6 схематично изображает в разрезе связь между плоской солнечной тепловой установкой и отдельным тепловым аккумулятором,
на фиг.7 в схематичном изображении дан пример выполнения солнечной тепловой установки, связанной с плоскими отражающими зеркалами и применимой в устройстве по изобретению,
фиг.8 изображает в схематичном виде пример выполнения солнечной тепловой установки, связанной с параболическими отражающими зеркалами,
на фиг.9 схематично представлена совокупность основных функциональных органов в одном примере выполнения криогенного двигательного модуля с использованием вспомогательных буферных баков,
на фиг.10 схематично представлена совокупность основных функциональных органов в другом примере выполнения криогенного двигательного модуля с использованием вспомогательных буферных баков и обеспечением предварительного испарения эрголя,
на фиг.11 схематично представлена совокупность основных функциональных органов еще в одном примере выполнения криогенного двигательного модуля с использованием топливного элемента,
фиг.12 иллюстрирует включение теплообменника в дно основного бака с эрголем, применимого в криогенном двигательном модуле по изобретению,
на фиг.13 представлен узел теплообменника, показанного в примере выполнения по фиг.12,
фиг.14 изображает в частичном виде основной бак с эрголем, который может быть использован в криогенном двигательном модуле по изобретению и содержит буферный бак внутри основного бака.
Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения
На фиг. 1 представлен в схематичном общем виде один пример выполнения криогенного двигательного модуля 100 в соответствии с изобретением. Двигательный модуль 100 содержит основной двигатель 10 с топливом типа кислород-водород, давление в камере сгорания которого составляет величину порядка от 2·10 2 до 103 кПа и является достаточно низким для создания пристенного теплового потока в пять-десять раз ниже, чем в обычном криогенном двигателе. Это позволяет использовать в основном двигателе 10 упрощенное регенеративное охлаждение или даже охлаждение посредством излучения или посредством пленки.
Основной двигатель 10 может быть единственным двигателем, установленным в универсальном шарнире, или он может представлять собой комплект, по меньшей мере, из трех основных криогенных двигателей, индивидуальная тяга которых регулируется посредством регулируемого сброса давления в системах подачи эрголя.
Основной двигатель 10 или комплект основных двигателей имеет малую тягу, порядка от 100 до 1000 Н, что позволяет уменьшить габариты и за счет этого снизить габариты ступени двигательной установки. Использование нескольких основных двигателей малой тяги позволяет, например, уменьшить длину ступени более чем на 3 м по сравнению с известными конструкциями.
Криогенный двигательный модуль 100 может содержать от двух до шести ориентационных двигателей, например, таких как двигатель 21 управления по рысканию и двигатель 22 управления по крену.
Электропитание криогенного двигательного модуля 100 может осуществляться от установленной на модуле солнечной фотогальванической панели 51, но может также производиться с помощью отрывного разъема, связанного со спутником 200, предназначенным для вывода на орбиту с помощью криогенного двигательного модуля 100. В другом варианте электропитание может обеспечиваться с помощью топливного элемента питания, такого как топливный элемент 270 в примере выполнения по фиг. 11, который может питаться за счет испарения криогенного эрголя.
Питание основного двигателя 10 осуществляется в импульсном режиме путем создания давления в основных баках 31, 32, в которых запасены, соответственно, жидкий водород и жидкий кислород. Поскольку рабочее давление является низким, коэффициент конструктивной прочности баков 31, 32 остается в разумных пределах.
В баках 31, 32 подачи криогенных эрголей, таких как h3, O 2, давление создается без использования турбонасосов, путем простого испарения предварительно определенного количества каждого эрголя в тепловом аккумуляторе, таком как, например, аккумулятор 60 на фиг. 4 и 5 или аккумулятор 160 на фиг. 6. Тепловой аккумулятор 60 связан с теплообменной системой 70 и с электрическим микронасосом для обеспечения циркуляции определенного количества эрголя в теплообменной системе 70.
На фиг. 1 в качестве примера показан микронасос 71, связанный с первым баком 31 и с тепловым аккумулятором 61.
Тепловой аккумулятор 60, 160 нагревается во время периодов между двумя последовательными взрывными импульсами основного двигателя 10.
Тепловой аккумулятор может нагреваться либо за счет солнечного или электрического нагрева, либо путем рекуперации тепловых потерь топливного элемента, который функционирует с помощью испаренных эрголей, либо с помощью комбинации этих трех способов.
Тепловой аккумулятор нагревается в интервале между двумя последовательными взрывными импульсами двигателя или двигателей 10, при этом длительность этого интервала составляет от 1 часа 30 минут до 12 часов в зависимости от эксцентриситета орбиты. Количество последовательных взрывных импульсов основного двигателя 10 может составлять, например, от 10 до 30. Эти импульсы осуществляются в перигее или апогее орбиты, так что орбитальный маневр осуществляется дискретными инкрементами, учитывая намеренно малую тягу криогенного двигательного модуля 100. Однако периоды времени между двумя последовательными взрывными импульсами не являются периодами простоя, а используются для нагрева теплового аккумулятора.
На фиг. 4 и 5 показан пример выполнения теплового аккумулятора 60 с плоской солнечной тепловой установкой 60а, которая непосредственно нагревает тепловой аккумулятор 60 путем контакта с трубками циркуляции водорода теплообменной системы 70. Слой 60b суперизоляции расположен на задней стороне теплового аккумулятора 60 и теплообменника 70.
Сам тепловой аккумулятор 60 в оптимальном исполнении изготовлен из материала, совершающего фазовый переход, такого как щелочной металл или углеводород, что позволяет снизить массу.
Плоская солнечная тепловая установка 60а может быть снабжена покрытием с управляемой излучательной способностью (отношение поглощательная способность/излучательная способность / >1), так что солнечная тепловая установка может достигать на солнце устойчивой температуры выше 100°С. Солнечная тепловая установка по фиг. 4 и 5 допускает углы падения солнечного потока в широком диапазоне углов.
В качестве варианта на фиг. 6 показан пример выполнения плоской солнечной тепловой установки 160а, которая снабжена слоем 160b суперизоляции на задней стороне и служит для нагрева отдельного теплового аккумулятора 160 с помощью системы трубок 166 на передней поверхности солнечной тепловой установки 160а и связанной с микровентилятором 170b системы 170а циркуляции текучей среды.
В отличие от гелиотермического привода использование плоской солнечной тепловой установки 60а позволяет избежать необходимости точного наведения - погрешность порядка ±20° по двум осям является вполне допустимой.
Поверхность, а следовательно, и масса солнечной тепловой установки 60а может быть определена использованием плоских концентрирующих зеркал 161 (фиг. 7) или параболических цилиндрических зеркал 172 (фиг. 8) без увеличения требований по точности наведения на Солнце.
На фиг.3 представлена принципиальная схема создания давления в баках 31, 32 посредством аккумулирования тепла с помощью тепловых аккумуляторов 61, 62, которые связаны с солнечными тепловыми установками и с основными баками 31, 32 жидкого водорода и жидкого кислорода.
В примере выполнения по фиг. 3 электронная цепь управления, питаемая от солнечной панели 51, обеспечивает питание электрических микронасосов 71, 72, связанных с баками 31, 32. Солнечная панель 51 может быть установлена на двигательном модуле или на спутнике, предназначенном для вывода на орбиту. Электрическая связь между солнечной панелью 51 и электрической цепью управления может обеспечиваться посредством соединительного устройства с удлинителем. Двигательный модуль 100 может быть также выполнен заодно со спутником.
По команде электрические микронасосы 71, 72 впрыскивают жидкие эрголи в тепловые аккумуляторы 61, 62, что вызывает повышение температуры эрголей примерно до температуры окружающей среды и за счет их подачи по линиям 105, 106 обеспечивает повышение давления в соответствующих баках 31, 32.
По достижении заданных величин давления микронасосы 71, 72 останавливаются. Управление микронасосами 71, 72 обеспечивается электронными цепями 110 управления, которые связаны с датчиками 101, 102 давления, измеряющими давление в баках 31, 32.
После создания давления в баках 31, 32 достаточно открыть электроклапаны 91, 92 питания эрголями основного двигателя 10 и затем произвести зажигание в двигателе 10 путем электрического разряда для обеспечения орбитального маневра.
Представленная на фиг. 3 система может быть улучшена за счет использования вспомогательных буферных баков 33, 34 в сочетании с основными баками 31, 32 для эрголей, как это показано на фиг. 9 -11. В целях большей ясности на этих чертежах не представлены электронная цепь 110 управления, датчики 101, 102 давления и источник 51 электрического питания, которые входят в состав системы, но уже были описаны применительно к предыдущему примеру выполнения.
В тех случаях, когда масса эрголей, затрачиваемых в ходе одного маневра, имеет порядок 100 кг, можно использовать для маневров буферные баки 33, 34 малого размера, в которых легче создавать давление, чем в основных баках 31, 32. Это позволяет, в частности, снизить коэффициент конструктивной прочности основных баков 31, 32, так как они подвергаются умеренному давлению порядка 10 2 кПа.
Как это понятно из фиг. 9, вспомогательные баки 33, 34, которые в исходном состоянии находятся под низким давлением, после взрывного импульса могут быть заполнены эрголем с его подачей из основных баков 31, 32 путем открытия клапанов 93, 94, установленных между основными баками 31, 32 и вспомогательными баками 33,34.
После этого во вспомогательных баках 33, 34 создается давление посредством микронасосов 71, 72, которые впрыскивают жидкий эрголь в тепловые аккумуляторы 61, 62. Клапаны 103, 104 в трубопроводах 105, 106 подачи давления в основные баки 31, 32 остаются при этом закрытыми.
Таким образом, давление во вспомогательных баках 33, 34 может повышаться, например, от 102 бар до 5102 кПа. По достижении заданного давления открываются клапаны 91, 92 питания основного двигателя 10 и может осуществляться орбитальный маневр.
Во время взрывного импульса основного двигателя 10 давление в буферных баках 33, 34 поддерживается примерно постоянным посредством управляемого приведения в действие микронасосов.
Поток газа, циркулирующего в тепловых аккумуляторах 61, 62, дает возможность функционирования также ориентационных двигателей 21, 22. Питание этих двигателей газообразным эрголем осуществляется по линиям 121, 122 через клапаны 107, 108, установленные между тепловыми аккумуляторами 61, 62 и буферными баками 33, 34.
Следует отметить, что в примерах выполнения по фиг. 3 и 9 основной двигатель 10 питается жидкими эрголями.
Может оказаться желательным подавать в двигатель 10 эрголи в испаренном состоянии, чтобы избежать трудностей замораживания или больших колебаний состава смеси, которые могут создаваться, учитывая малый размер основного двигателя 10.
На фиг. 10 показан пример выполнения, в котором не только вспомогательные двигатели 21, 22, 23 питаются газом, но и основной двигатель 10 питается газообразными эрголями, испаренными в тепловых аккумуляторах 61, 62.
В примере выполнения по фиг. 10 эрголи, подаваемые микронасосами 71, 72 в тепловые аккумуляторы 61, 62, испаряются. Теплоемкость аккумуляторов должна быть подобрана соответствующим образом. Испаренные эрголи после прохода через тепловые аккумуляторы 61, 62 не направляются обратно в буферные баки 33, 34, а впрыскиваются непосредственно в основной двигатель 10 и вспомогательные двигатели 21-23.
В качестве примера можно указать, что для испарения нагревом 20 кг жидкого водорода требуется 37 МДж энергии, что предполагает среднюю мощность 2500 Вт в течение 3 часов. Солнечная тепловая установка площадью 2,2 м2 вполне достаточна для обеспечения такой мощности.
Следует заметить, что заполнение буферных баков может осуществляться силами микрогравитации. Для этого необходимо обеспечить, чтобы жидкий эрголь всегда присутствовал на стороне отбора из основного бака.
Для решения этой проблемы обеспечивают медленную циркуляцию жидкого эрголя вдоль стенок бака и производят местное охлаждение отбираемого эрголя с помощью теплообменника.
Пример такого устройства под названием ATVE (Active Thermodynamic Vent System - активная термодинамическая система отбора) описан в публикации E.C. Cady and A.D. OIsen «Thermal Upper Stage Technology Demonstration Program», AIAA 96-3011-32nd AIAA Joint Propulsion Conference, Lake Buena Vista, July 1996.
На фиг. 12 и 13 представлен пример выполнения такого устройства в основном баке 31 двигательного модуля по изобретению.
Дно бака 31 занято объемом отбираемого эрголя, охлажденным посредством теплообменника 370, который может содержать теплообменную трубку 375 с ребрами. Маленький электрический насос 371 обеспечивает циркуляцию охлажденной текучей среды в баке с помощью центральной трубки 380. Регулирующий клапан 390 позволяет испарять текучую среду, и холодные пары далее отбираются из бака через трубку 391. Отбор холодных паров производится только во время взрывного импульса основного двигателя, который питается через нижний трубопровод 341.
На фиг.11 показан пример выполнения с использованием топливного элемента 270 питания, который может непрерывно питаться эрголями от основных баков 31, 32 и вспомогательных баков 33, 34. В частности, топливный элемент 270 может питаться холодными парами эрголей, выходящими из теплообменника, поддерживающего постоянной температуру отбираемого объема в каждом основном баке.
Посредством силовой шины 280 топливный элемент 270 питания может поставлять мощность, необходимую для различных потребителей (насосов, клапанов, электрических нагревателей), а также к блоку аппаратуры двигательного модуля (центральный инерционный блок, бортовой компьютер, радиосвязь).
КПД топливного элемента 270 питания составляет величину порядка 50%, при этом потери используются для нагрева всех или части подаваемых к основному двигателю 10 эрголей в модуле 260, который состоит из теплообменника и теплового аккумулятора. Таким образом, рассеиваемая топливным элементом 270 питания мощность запасается в аккумуляторе для нагрева жидких эрголей, что позволяет создавать давление во вспомогательных баках 33, 34 и за счет этого питать основной двигатель 10 и ориентационные двигатели 21-23.
Если топливный элемент 270 питания развивает среднюю мощность 1 кВт, аккумулированная за три часа энергия достигает примерно 11 МДж.
В том случае, когда используется вариант выполнения по фиг. 11с топливным элементом 270 питания взамен солнечной тепловой установки 60а в качестве источника нагрева, управление ориентацией в пространстве посредством вспомогательных двигателей 21-23 может осуществляться независимо от ориентации на Солнце, что дает дополнительную свободу позиционирования.
На фиг. 14 представлен вариант выполнения, в котором буферный бак 133 расположен внутри основного бака 131. Это позволяет сделать конструкцию более компактной и снизить тепловые потери.
Буферный бак 133 снабжен наружным слоем 139 теплоизоляции и связан с клапаном 193 заполнения и с линией 138 создания давления в баке.
Буферный бак 133 установлен над теплообменником 370, который может быть подобным теплообменнику по фиг. 13. Присутствие буферного бака 133, встроенного в основной бак 131, способствует удержанию жидкости вблизи теплообменника 370, в особенности на конечном этапе функционирования. Трубка 380 циркуляции смещена к боковой стороне основного бака 131.
В двигательном модуле по изобретению управление вектором тяги может осуществляться тремя различными путями, при этом функция стабилизации по углу крена обеспечивается, по меньшей мере, посредством двух вспомогательных двигателей 21, 22.
Согласно первому варианту основной двигатель 10 связан с двумя парами вспомогательных двигателей управления по тангажу и рысканию относительно оси, параллельной основному двигателю 10, который укреплен в зафиксированном положении.
Согласно второму варианту основной двигатель 10 установлен в универсальном шарнире. Два электромеханических цилиндра обеспечивают его ориентацию относительно двигательного модуля.
Согласно третьему варианту функция основного двигателя выполняется тремя или четырьмя двигателями, тяга которых может регулироваться с помощью пропорционального клапана, который распределяет подачу эрголя. Это позволяет управлять положением вектора тяги по отношению к центру тяжести.
В том случае, когда в криогенном модуле 100 двигателя по изобретению используются солнечные тепловые установки, необходимо отметить, что требования по наведению обеспечиваются очень легко (допуск порядка 20° по двум осям), в то время как использование решений гелиотермической техники предусматривает наведение с погрешностью в пределах 5' по двум осям.
Таким образом, криогенный двигательный модуль малой тяги имеет более низкий объем за счет того, что средняя плотность эрголей составляет 0,3 по сравнению с плотностью 0,07 в решениях гелиотермической техники. Это облегчает компоновку всех компонентов в одном общем кожухе. Кроме того, снижается сухая масса модуля по изобретению, так как общий вес теплового оборудования меньше и не превышает 10% от массы баков (по сравнению с примерно двойной величиной этого соотношения в решениях гелиотермической техники). Кроме того, здесь не требуется первичного концентратора солнечной энергии. И, наконец, двигательный модуль по изобретению позволяет сократить общую продолжительность выполнения задания.
Если проводить сравнение с известной криогенной верхней ступенью, соответствующей уровню техники, двигательный модуль по изобретению при аналогичной технологии обеспечивает снижение сухой массы за счет того, что в нем не используются ни гелиевая среда, ни пластины для снижения давления газа, а также за счет того, что сам основной двигатель имеет меньший вес и намного меньшие размеры. Кроме того, основной двигатель имеет меньшую стоимость, как и другие компоненты меньших размеров.
Следует отметить, что в решениях криогенной последней ступени с питанием посредством создания давления в баке известным способом низкое давление в камере сгорания в сочетании с повышенной тягой ведет к тому, что двигатель имеет очень большие габариты, но не дает более низкое соотношение по сечению по сравнению с двигателем с турбонасосами, то есть более низкий удельный тяговый импульс.
В противоположность этому решение, предлагаемое в рамках настоящего изобретения, позволяет сочетать низкое давление в камере сгорания с небольшими габаритами за счет выполнения множества апсидальных взрывных импульсов.
Низкое давление в камере сгорания снижает тепловой поток, который примерно в восемь раз ниже, чем в двигателе с турбонасосами, что позволяет применять упрощенное регенеративное охлаждение или даже охлаждение за счет излучения.
Кроме того, использование солнечного нагрева, по меньшей мере, для создания давления в баках устраняет необходимость в дополнительной массе и снимает ограничивающие условия, связанные с сжатием гелия.
И, наконец, изобретение позволяет координировать последовательность прерывистых взрывных импульсов с этапами нагрева тепловых аккумуляторов.
1. Криогенный двигательный модуль малой тяги, обеспечивающий тягу от 100 до 1000 Н, отличающийся тем, что содержит, по меньшей мере, один основной криогенный двигатель (10), имеющий давление в камере сгорания от 2·102 до 103 кПа, по меньшей мере, два вспомогательных ориентационных двигателя (21,22), по меньшей мере, первый и второй баки (31, 32, 33, 34) питания криогенными эрголями, средства (110, 71, 72, 61, 62) периодического создания давления в указанных баках (31, 32, 33, 34) питания и средства (110, 91, 92) запуска взрывных импульсов основного криогенного двигателя (10) в импульсном режиме в ходе периодического создания давления в указанных баках (31, 32, 33, 34) питания, причем продолжительность периода между двумя последовательными взрывными импульсами составляет примерно от 1 ч 30 мин до 12 ч, средства периодического создания давления в указанных баках (31, 32, 33, 34) питания содержат, по меньшей мере, одну теплообменную систему (70, 170а), связанную с тепловым аккумулятором (60; 160; 260) и средствами (71, 72) обеспечения циркуляции предварительно заданного количества эрголя в указанной теплообменной системе (70, 170а), при этом модуль дополнительно содержит средства (161, 162, 270) для нагрева теплового аккумулятора (60; 160; 260) во время периодов между двумя последовательными взрывными импульсами.
2. Двигательный модуль по п.1, отличающийся тем, что тепловой аккумулятор (60; 160) выполнен с возможностью нагрева, по меньшей мере, частично с помощью солнечной тепловой установки (60а; 160а).
3. Двигательный модуль по п.2, отличающийся тем, что тепловой аккумулятор (60; 160) выполнен с возможностью нагрева с помощью плоской солнечной тепловой установки (60а; 160а), которая имеет отношение поглощательной способности к излучательной способности ( / ) больше 1 и снабжена суперизоляцией (60b; 160b) на своей задней поверхности.
4. Двигательный модуль по п.2 или 3, отличающийся тем, что солнечная тепловая установка (60а; 160а) связана с системой плоских или параболических цилиндрических концентрирующих зеркал (161; 162).
5. Двигательный модуль по любому из пп.1-4, отличающийся тем, что тепловой аккумулятор (260) выполнен с возможностью нагрева, по меньшей мере, частично посредством рекуперации тепловых потерь топливного элемента (270) питания, функционирующего на испаренных эрголях.
6. Двигательный модуль по любому из пп.1-5, отличающийся тем, что аккумуляция тепла внутри теплового аккумулятора (60; 160; 260) осуществляется с помощью материала, совершающего фазовый переход, такого, как щелочной металл или углеводород.
7. Двигательный модуль по п.5, отличающийся тем, что топливный элемент (270) питается холодными парами эрголя, выходящими из теплообменника (37), предназначенного для поддержания постоянной температуры в баке (31) с эрголем.
8. Двигательный модуль по любому из пп.1-7, отличающийся тем, что тепловой аккумулятор (60; 160; 260) выполнен с возможностью нагрева, по меньшей мере, частично посредством электрического нагрева.
9. Двигательный модуль по любому из пп.1-8, отличающийся тем, что содержит, по меньшей мере, единственный основной криогенный двигатель (10), установленный в универсальном шарнире.
10. Двигательный модуль по любому из пп.1-8, отличающийся тем, что он содержит, по меньшей мере, три основных криогенных двигателя, индивидуальная тяга которых регулируется посредством регулируемого сброса давления в системах подачи эрголя.
11. Двигательный модуль по любому из пп.1-8, отличающийся тем, что содержит первый и второй баки (31, 32) с эрголем для питания основного двигателя (10), при этом эрголи совместно испаряются в связанных с баками (31, 32) тепловых аккумуляторах (61, 62) таким образом, чтобы обеспечивать постоянный состав смеси.
12. Двигательный модуль по любому из пп.1-11, отличающийся тем, что бак (31, 32) питания оснащен насосом (371) циркуляции, установленным на корпусе связанного с ним теплообменника (370), расположенного на стороне отбора.
13. Двигательный модуль по любому из пп.1-12, отличающийся тем, что содержит, по меньшей мере, первый и второй основные баки (31, 32) с эрголями и, по меньшей мере, первый и второй вспомогательные баки (33, 34) с эрголями, которые образуют буферные баки, причем вспомогательные баки (33, 34) выполнены с возможностью создания давления посредством указанных средств создания давления и имеют размеры, позволяющие обеспечивать орбитальный маневр в ходе периодического питания основного двигателя (10), и полностью опорожняются в конце взрывного импульса, при этом предусмотрены средства для повторной заправки указанных вспомогательных баков (33, 34) от соответствующих основных баков (31, 32) между двумя последовательными взрывными импульсами, а давление в основных баках (31, 32) поддерживается ниже давления питания основного двигателя (10).
14. Двигательный модуль по любому из пп.1-13, отличающийся тем, что, по меньшей мере, один вспомогательный бак (133) покрыт теплоизоляцией и установлен внутри основного бака (131).
15. Двигательный модуль по любому из пп.1-14, отличающийся тем, что содержит источник электрического питания, образованный топливным элементом (270) питания, питаемым испарением криогенных эрголей.
16. Двигательный модуль по любому из пп.1-14, отличающийся тем, что содержит источник электрического питания, образованный, по меньшей мере, одной солнечной панелью (51), прикрепленной к данному модулю.
17. Двигательный модуль по любому из пп.1-14, отличающийся тем, что содержит источник электрического питания, образованный отрывным разъемом, связанным со спутником (200), предназначенным для вывода на орбиту с помощью данного модуля (100).
www.freepatent.ru
В наше время, замороженные продукты это наше все. От фруктов и мороженного до мяса, все это может быть заморожено и использовано позже по своему прямому предназначению. Именно поэтому уже долгие годы существуют грузовики-рефрижераторы, которые занимаются перевозкой десятков тонн замороженной продукции.
И несмотря на то, что используются подобные грузовики часто, до сих пор не существует ни одного варианта как заставить этих «лошадок» потреблять меньше топлива, а едят они его много, на 25% больше чем обычные грузовые автомобили такой грузоподъемности.
Нет, существуют, конечно, компрессоры, которые вращаются с помощью двигателей внутреннего сгорания, другие подходят к проблеме со стороны работы компрессоров с помощью электродвигателей, питаемые бортовой сетью автомобиля, однако так ил иначе, ни один из вариантов не сокращает потребление топлива и в итоге в окружающую среду попадает множество вредных выбросов.
Так было до этого года, а точнее до конкурса Invention Awards 2014 в рамках которого изобретатель Питер Дэрман продемонстрировал криогенный двигатель собственной разработки, который, возможно, станет решением проблемы большого расхода топлива у грузовиков-рефрижераторов.
Двигатель Дэрмана (именно так назван криогенный двигатель) работает за счет тепла товаров и тепла окружающей среды, заставляя кипеть жидкий азот, который находится в специальной емкости. Как следствие – получается газ, используемый для приведение в действие двигателя. Стоит добавить, что двигатель в свою очередь вращает компрессор.
Принцип работы криогенной рефрижераторной установки
По оценкам специалистов, подобная система может эффективно использовать до 40% энергии жидкого азота, что практически аналогично эффективности работы дизельного двигателя. Но в итоге мы получаем существенную разницу, так как жидкий азот дешевле все того же дизтоплива и в то же время не загрязняет окружающую среду. Сейчас опытный образец двигателя Дэрмана готовится к испытаниям на дорогах Великобритании, после чего, в случае успеха, двигатель пойдет в массовое производство.
По материалам: "sciencedebate2008.com"smi2.info
В наше время, замороженные продукты это наше все. От фруктов и мороженного до мяса, все это может быть заморожено и использовано позже по своему прямому предназначению. Именно поэтому уже долгие годы существуют грузовики-рефрижераторы, которые занимаются перевозкой десятков тонн замороженной продукции.
И несмотря на то, что используются подобные грузовики часто, до сих пор не существует ни одного варианта как заставить этих «лошадок» потреблять меньше топлива, а едят они его много, на 25% больше чем обычные грузовые автомобили такой грузоподъемности.
Нет, существуют, конечно, компрессоры, которые вращаются с помощью двигателей внутреннего сгорания, другие подходят к проблеме со стороны работы компрессоров с помощью электродвигателей, питаемые бортовой сетью автомобиля, однако так ил иначе, ни один из вариантов не сокращает потребление топлива и в итоге в окружающую среду попадает множество вредных выбросов.
Так было до этого года, а точнее до конкурса Invention Awards 2014 в рамках которого изобретатель Питер Дэрман продемонстрировал криогенный двигатель собственной разработки, который, возможно, станет решением проблемы большого расхода топлива у грузовиков-рефрижераторов.
Двигатель Дэрмана (именно так назван криогенный двигатель) работает за счет тепла товаров и тепла окружающей среды, заставляя кипеть жидкий азот, который находится в специальной емкости. Как следствие – получается газ, используемый для приведение в действие двигателя. Стоит добавить, что двигатель в свою очередь вращает компрессор.
Принцип работы криогенной рефрижераторной установки
По оценкам специалистов, подобная система может эффективно использовать до 40% энергии жидкого азота, что практически аналогично эффективности работы дизельного двигателя. Но в итоге мы получаем существенную разницу, так как жидкий азот дешевле все того же дизтоплива и в то же время не загрязняет окружающую среду. Сейчас опытный образец двигателя Дэрмана готовится к испытаниям на дорогах Великобритании, после чего, в случае успеха, двигатель пойдет в массовое производство.
news-rus.info
Мы все знаем, что одной из основ материальной жизни современного человечества являются всем известные полезные ископаемые нефть и газ. Благословенные углеводороды так или иначе присутствуют в любой области нашей с вами жизни и первое, что приходит на ум любому человеку – горючее. Это бензин, керосин и природный газ, используемый в различных энергосистемах ( в том числе и в двигателях транспортных средств).
Сколько автомобилей на дорогах мира и самолетов в воздухе сжигают в своих двигателях бензин и керосин... Количество их огромно и столь же огромен объем топлива, вылетающего, так сказать, в трубу (и при этом еще норовящего внести свою немалую долю в отравление атмосферы :-) ). Однако процесс этот не бесконечен. Запасы нефти, из которой производится львиная доля используемого в мире горючего (несмотря на то, что она постепенно сдает свои позиции природному газу), быстро уменьшаются. Она постоянно дорожает и дефицит ее ощущается все больше.
Такое положение уже довольно давно заставляет исследователей и ученых всего мира искать альтернативные источники топлива, в том числе и для авиации. Одним из направлений такой деятельности стали разработки летательных аппаратов, использующих криогенное топливо.
Криогенный означает «рожденный холодом», и топливом в этом случае служит сжиженный газ, который хранится при очень низких температурах. Первым, привлекшим в этом плане внимание разработчиков газом, стал водород. Этот газ по своей теплотворной способности втрое превосходит керосин и, кроме того при его использовании в двигателе в атмосферу выделяется вода и совсем небольшое количество окислов азота. То есть для атмосферы он безвреден.Криогенное топливо
Самолет ТУ-154Б-2
В середине 80-х годов прошлого века в конструкторском бюро А.Н.Туполева начали создавать самолет, использующий в качестве топлива жидкий водород. Он был разработан на базе серийного ТУ-154Б с использованием турбореактивного двухконтурного двигателя НК-88. Этот двигатель был создан в двигателестроительном конструкторском бюро им. Кузнецова (Самара) опять же на базе серийного двигателя для Ту-154 НК-8-2 и предназначался для работы на водороде или природном газе. Надо сказать, что в этом бюро работы по новой тематике велись еще с 1968 года.Криогенное топливо
Тот самый самолет Ту-155 на хранении... К сожалению отвратительном хранении :-(
Новый самолет, работающий на криогенном топливе получил наименование ТУ-155. Однако все не так просто. Дело в том, что водород – это опасное топливо. Он чрезвычайно горюч и взрывоопасен. Обладает исключительной проникающей способностью , а храниться и транспортироваться может только в сжиженном состоянии при очень низких температурах, близких к абсолютному нулю (-273 градуса по Цельсию). Эти особенности водорода представляют собой достаточно большую проблему.
Поэтому ТУ-155 представлял собой летающую лабораторию для исследования и решения существующих проблем и базовый самолет при ее создании подвергся коренной переделке. Вместо правого двигателя НК-8-2 был установлен новый криогенный НК-88 (два других остались родными :-) ). В задней части фюзеляжа на месте пассажирского салона разместили специальный бак для криогенного топлива, жидкого водорода, объемом 20 куб.м. с усиленной экранно-вакуумной изоляцией, где водород мог храниться при температуре ниже минус 253 градуса Цельсия. К двигателям он подавался специальным турбонасосным агрегатом, как на ракете.Криогенное топливо
Двигатель НК-88. Сверху на двигателе виден массивный турбонасосный агрегат
Из-за большой взрывоопасности пришлось из отсека с топливным баком удалить практически все электрооборудование, дабы исключить малейшую возможность искрообразования, и весь отсек постоянно продувался азотом или воздухом. Для управления агрегатами силовой установки была создана специальная гелиевая система управления. Кроме того пары водорода из бака нужно было отводить подальше от двигателей, чтобы избежать воспламенения. Для этого сделали дренажную систему. На самолете хорошо видны ее отводы в хвостовой части фюзеляжа (особенно на киле).Криогенное топливо
Компоновочная схема ТУ-155. Голубой - топливный бак. В переднем отсеке - обеспечивающее оборудование. Красным - криогенный двигатель
В целом было создано и внедрено более 30-ти новых самолетных систем. Вобщем работа была проведена грандиозная :-) . А ведь еще нужно было наземное, не менее сложное, обеспечивающее заправку и хранение оборудование. Правда тогда полным ходом шла разработка системы «Буран», на ракете–носителе которой одним из компонентов топлива был жидкий водород. Поэтому считалось, что все будет поставлено на промышленную основу и недостатка в топливе не будет. Но, я думаю, каждому понятно, что криогенное топливо в такой системе становится просто «золотым» по стоимости. И это означает, что коммерческое использование жидкого водорода в ближайшем будущем вряд ли возможно. Поэтому уже тогда шла подготовка к переходу на другой вид криогенного топлива – сжиженный природный газ (СПГ).
Тем не менее первый полет ТУ-155 на жидком водороде состоялся 15 апреля 1988 года. Еще кроме этого было 4 таких полета. После этого ТУ-155 подвергся доработке для полетов с использованием сжиженного природного газа (СПГ).
Этот вид топлива по сравнению с водородом значительно дешевле и доступнее, кроме того он еще и в несколько раз дешевле керосина. Теплотворная способность его на 15% выше, чем у керосина. Кроме того он также мало засоряет атмосферу, а хранить его можно при температуре минус 160 градусов, что на целых 100 градусов выше, чем у водорода. Кроме того на фоне водорода СПГ все же менее пожароопасен (хотя, конечно, опасность такая все же существует) и имеется достаточный опыт поддержания его в безопасном состоянии. Организация газоснабжения (СПГ) аэродромов вобщем-то тоже не представляет чрезвычайной сложности. Почти к каждому крупному аэропорту подведены газовые трубопроводы. Вобщем достоинств хватает :-) .
Первые полеты ТУ-155 уже использующего криогенное топливо сжиженный природный газ состоялись в январе 1989 года. (Ролик, помещенный ниже, рассказывает об этом). Еще было около 90 таких полетов. Все они показали, что расход топлива по сравнению с керосином уменьшается почти на 15%, то есть самолет становится экономичнее и выгоднее.
Теперь немного о перспективах... В конце 90-х главный распорядитель российских газовых запасов Газпром выступил с инициативой постройки в начале грузо-пассажирского, а потом и просто пассажирского самолета, который мог бы полностью работать на СПГ. Самолет получил наименование ТУ-156 и создавался на базе уже имеющегося ТУ-155. На него должны были устанавливаться три новых двигателя НК-89. Это ТРДД, аналогичные НК-88, но имеющие две независимые топливные системы: одну для керосина и другую для криогенного топлива (СПГ). Это было удобно в том плане, что далеко не везде имелась возможность заправки газом, и самолет мог бы по мере необходимости переходить с одной системы питания на другую. На это по разработанной технологии требовалось всего пять минут. НК-89 имел также теплообменник в затурбинном пространстве, где сжиженный газ переходил в газообразное состояние и затем поступал в камеру сгорания.
Были проведены большие исследовательские и расчетные работы по перекомпоновке отсеков и расположения топливных баков. К 2000-му году на Самарском авиационном заводе должны были быть выпущены три ТУ-156 и начата их сертификация и опытная эксплуатация. Но... К сожалению этого сделано не было. И препятствия к осуществлению задуманных планов были исключительно финансовыми.
После были разработаны еще несколько проектов самолетов, использующих криогенное топливо (СПГ), такие, как, например,ТУ-136 с турбовинтовыми двигателями, работающими как на керосине, так и на сжиженном газе и широкофюзеляжный ТУ-206 с турбореактивными двигателями, работающими на СПГ. Однако на данный момент все эти проекты так пока проектами и остались.Криогенное топливо
Модель самолета Ту-136
Модель самолета ТУ-206 (ТУ-204К)
Как сложатся дела в этой области авиационной науки и техники покажет время. Пока создание летательных аппаратов, использующих криогенное топливо тормозится различными обстоятельствами, как объективными, так и субъективными. Предстоит еще много сделать в области разработки специальных самолетных систем, развития наземной инфраструктуры, систем транспортировки и хранения топлива. Но тема эта чрезвычайно перспективна (и, на мой взгляд, очень интересна :-) ). Водород, с его огромной энергоемкостью и практически неисчерпаемыми запасами, – это топливо будущего. Об этом можно говорить с полной уверенностью. Переходным этапом к этому служит использование природного газа.
И этот решительный шаг в будущее сделан именно в России. Испытываю гордость еще раз говоря об этом :-) . Нигде в мире не было и по сей день нет летательных аппаратов, подобных нашему ТУ-155. Хочется привести слова известного американского авиационного инженера Карла Бревера: "Русские совершили в авиации дело, соразмерное полету первого спутника Земли!"
Это истинная правда! Очень только хочется, чтобы дела эти шли потоком (а русские это могут :-) ), и чтобы поток этот был непрерывен, а не двигался рывками, как это у нас часто бывает...
Источник: avia-simply.ru
wowavostok.livejournal.com
На протяжении более чем трех десятилетий мы представляем мировой опыт в областях инженерных решений, эксплуатации и сервисного обслуживания криогенных насосов.
Совершенствуйте надежность и эффективность использования ваших криогенных насосов с нашей помощью.
Мы обновим и поможем эксплуатировать ваш парк криогенных насосов максимально профессионально и эффективно.
Займемся обслуживанием вашего парка техники для максимального срока службы криогенных насосов вашей компании
Поставка любых коплексных продуктов для вашего производства
Система тренингов от профессионалов с более чем тридцатилетним опытом работы в сфере криогенных устройств
Апрель 2018 года. Нами успешно введены в эксплуатацию Криогенные насосы SEFCO для нашего клиента ТОО “Атырауский нефтеперерабатывающий завод» (г. Атырау, Казахстан). https://www.anpz.kz
Мы благодарим наших клиентов и потенциальных заказчиков, посетивших наш стенд на выставке Криоген Экспо 2015, прошедшей в г. Москва Российской Федерации в конце октября 2015 года. Стенд компании Технекс Лимитед признан одним из лучших на выставке.
Компания Technex Limited (NZ) была официальным дилером и сервисным партнером Fives Cryomec AG. Сегодня бывшие профессионалы, которые покинули компанию «Технекс Лимитед» (NZ), работают самостоятельно в качестве неавторизованной сервисной службы, выполняющей услуги (ремонт, ввод в эксплуатацию, техническое обслуживание) для различных криогенных насосов брендов Fives, Fives Cryogenie, SEFCO, ACD, Cryostar.
Поршневые насосы служат для преобразования механической энергии двигателя в механическую энергию перекачиваемой жидкости.
Область применения поршневых криогенных насосов – заполнение буферных резервуаров, криогенных цилиндров, а также использование в системах наполнения баллонов промышленного и медицинского назначения газообразными продуктами. Целесообразно использовать данный тип насосов и в тяжелых условиях (промышленное применение СПГ и CO2), где также немаловажной особенностью является высокое давление.
Вы можете купить поршневой насос для криопродуктов, оформив заказ на нашем сайте. Широкий модельный ряд поршневых криогенных насосов производства Fives Cryomec позволяет соответствовать требованиям любой криогенной системы.
Центробежный насос это насос, в котором движение жидкости и необходимый напор создаются за счѐт центробежной силы, возникающей при воздействии лопастей рабочего колеса на жидкость.
Криогенные насосы квалифицируются как одноступенчатые, которые состоят из одного рабочего колеса и многоступенчатые, которые состоят из нескольких рабочих колес, но при этом принцип работы остается прежним.
Область применения центробежных криогенных насосов – перекачка сниженных технических газов (жидкий кислород, жидкий аргон, жидкий азот) в больших количествах. Также целесообразно использовать данный тип насосов для перекачки жидкостей между емкостями.
Вы можете купить центробежный насос для криопродуктов, оформив заказ на нашем сайте. Широкий модельный ряд центробежных криогенных насосов производства Fives Cryomec позволяет соответствовать требованиям любой криогенной системы.
cryomec.com
