Найти в Дзене
Евгений Вареньев

Неожиданная опасность, которую таит в себе сжиженный природный газ

Сжиженный природный газ (СПГ) является наиболее перспективным химическим ракетным топливом, так как обладает низкой стоимостью, более высокими по сравнению с керосинами энергетическими характеристиками, а при сгорании оного образуется экологически чистый углекислый газ и вода. Однако при проектировании заправочных систем должна быть учтена неочевидная опасность, которую таит в себе СПГ. Речь идет о так называемом эффекте ролловера. Многим известно, что СПГ – это смесь различных углеводородов. При этом метан является самой легкой фракцией. Пока СПГ хранится в резервуаре, метан постоянно понемногу испаряется из-за внешних теплопритоков. При этом концентрация более тяжелых фракций увеличивается. После осуществления заправки ракеты некоторое количество СПГ остается в резервуаре. Как правило, стационарные резервуары с компонентами ракетных топлив вмещают не менее трех заправочных доз. При сливе СПГ из ракеты в случае отмены пуска или при пополнении резервуара свежим СПГ происходит так наз

Сжиженный природный газ (СПГ) является наиболее перспективным химическим ракетным топливом, так как обладает низкой стоимостью, более высокими по сравнению с керосинами энергетическими характеристиками, а при сгорании оного образуется экологически чистый углекислый газ и вода. Однако при проектировании заправочных систем должна быть учтена неочевидная опасность, которую таит в себе СПГ.

Речь идет о так называемом эффекте ролловера. Многим известно, что СПГ – это смесь различных углеводородов. При этом метан является самой легкой фракцией. Пока СПГ хранится в резервуаре, метан постоянно понемногу испаряется из-за внешних теплопритоков. При этом концентрация более тяжелых фракций увеличивается.

После осуществления заправки ракеты некоторое количество СПГ остается в резервуаре. Как правило, стационарные резервуары с компонентами ракетных топлив вмещают не менее трех заправочных доз. При сливе СПГ из ракеты в случае отмены пуска или при пополнении резервуара свежим СПГ происходит так называемая стратификация, то есть разделение всего объема топлива на слои с различной плотностью. Более свежий СПГ имеет меньшую плотность, так как концентрация метана в нем выше.

При длительном хранении стратифицированного СПГ плотности слоев выравниваются. Плотность нижнего слоя уменьшается, так как теплоприток продолжается, а метан при этом не испаряется (поскольку на него действует высокое гидростатическое давление). Плотность верхнего слоя, напротив, увеличивается, так как концентрация тяжелой фракции в нем увеличивается по мере испарения метана. При равенстве плотностей различных по составу слоев начинается их интенсивное перемешивание, или ролловер. В результате того, что нижний слой является перегретым, энергия, запасенная в нем, приводит к интенсивному испарению метана, того самого метана, который не мог испаряться под действием гидростатического столба верхнего слоя. Интенсивное испарение метана приводит к резкому росту давления в резервуаре, что может привести к разрушению конструкции, и, соответственно, крупной аварии на космодроме.

Схема образования ролловера
Схема образования ролловера

Для предотвращения ролловера должны быть предусмотрены меры по интенсивному перемешиванию СПГ в процессе пополнения хранилища.

Ставьте лайки, подписывайтесь на канал, оставляйте свои комментарии