СОВРЕМЕННЫЕ ФИЛЬТРЫ ДЛЯ КОМПОНЕНТОВ РАКЕТНОГО ТОПЛИВА

Компоненты ракетного топлива при приеме их от агрегатов доставки в системы заправки, стартового комплекса и технического комплекса должны быть кондиционными и соответствовать ГОСТам, ОСТам, техническим условиям или нормативно-технической документации.

Так как физико-химические и механические процессы, происходящие внутри емкостей, трубопроводов, например, коррозия материалов, попадание твердых частиц в компоненты топлива при их транспортировке и т. д., обусловливают наличие в КРТ твердых механических частиц, то требуется установка в системах приёма и заправки фильтров для фильтрации компонентов ракетного топлива.

Данная работа является продолжением работы [2].

Фильтр – устройство, обеспечивающие очистку компонентов ракетного топлива от механических примесей, до поступления их в цистерну хранения или топливные баки.

Перед началом заправочного процесса все компоненты топлива проходят очистку через фильтрационные установки в несколько этапов:

Первый этап – предварительная (грубая) очистка, в процессе которой происходит удаление крупных частиц размером до 5 мкм (рис. 4, а).

Второй этап – тонкая очистка, в процессе которой специальные фильтрующие элементы улавливают твёрдые частицы размером до 0,5 мкм (рис. 4, б).

а)                                    б)

Рисунок 4. Фильтр (а – грубой очистки; б – тонкой очистки)

Третий этап – очищенные компоненты проходят этапы по обезвоживанию (очистки от воды) (рис. 5).

Рисунок 5. Обезвоживание компонентов топлива

На этом этапе основано использование двух типов волокон – гидрофильных, на которых жидкость обладает смачиваемой способностью, и гидрофобных, на которых жидкость не обладает смачиваемой способностью.

При прохождении воды через гидрофильные волокна происходит взаимодействие микрокапель с волокнами, их укрупнение и стекание укрупненных микрокапель вниз под действием силы тяжести.
Однако, часть микрокапель, пройдя через гидрофильный слой, попадает на гидрофобный, где останавливается, укрупняется и также стекает вниз под действием силы тяжести.

Для эффективной очитки компонентов ракетного топлива используют агрегат фильтрации топлива, который выполняет функции:

• очистки топлива от механических примесей и водоотделение;
• отбор проб КРТ из критических точек для визуального и лабораторного анализа;
• учёт выданного КРТ;
• выполнение операций на открытой площадке в любое время года и суток при температуре воздуха от -50°С…+50°С, влажности воздуха до 98 %.

Рассматриваются варианты замены фильтрующих элементов (ФЭ), применяемых на сегодняшний фильтров в АФТ на более перспективные (таблица 1).

Таблица 1.

Фильтроэлементы

Металлокерамические фильтры изготавливаются спеканием порошков различных металлов: бронзы, никеля, серебра, нержавеющей стали и титана. Они способны задерживать частицы размером до 1 мкм и ниже.

Металлокерамический фильтр лучше задерживает мелкие твердые частицы, чем фильтрующие ткани, благодаря извилистым и многослойным порам и жесткому, неподвижно фиксированному расположению металлических частиц.

Был проведен расчёт пропускной способности фильтра и скорости фильтрации для подтверждения правильности выбора фильтрующего элемента по следующим формулам ля подтверждения правильности выбора фильтрующего элемента.

Использовались следующие формулы:

1. Пропускная способность фильтра:

где  – расчётный коэффициент пропорциональности пропускной способности фильтрующего элемента;

 – перепад давления на фильтре;

 – коэффициент динамической вязкости фильтруемой жидкости.

2. Скорость фильтрации:

где  – площадь поверхности фильтрующего элемента

 – расчётная производительность фильтрующего элемента

Результаты расчётов представлены в таблицах 2 и 3.

Таблица 2.

Фильтрующие элементы, применяемые на сегодняшний день

Таблица 3.

Перспективные фильтрующие элементы

Целесообразность регенерации фильтров часто определя­ется экономическими соображениями. После снижения проницаемости фильтра до 70—80% от первона­чальной величины фильтр обычно заменяют новым. В таблице 4 рассматривается три этапа регенерации фильтров и изменение их пропускной способности на основании экспериментальных данных.

Таблица 4.

Регенерация фильтрующих элементов

Наиболее перспективный метод регене­рации металлокерамических фильтров — применение ультразвука. Этот метод дает возможность почти полностью восстанавливать проницаемость фильтрующих элементов.

Таким образом задача повышения качества очистки компонентов ракетного топлива может быть решена за счёт изменения структуры системы фильтрации и замены фильтроэлементов на перспективные металлокерамические, которые позволяют получить более высокую степень очистки. С экономической точки зрения новые фильтрующие элементы с их способность регенерации наиболее выгоны, так как их можно применять после трёх - четырёхкратной регенерации, что невозможно сделать с существующими фильтрами.