23.В чем заключается опасность обращения с жидким и газообразным азотом?

Азот является инертным веществом и широко применяется в ракетно-космической технике, как в жидком, так и в газообразном состоянии. Безопасность азотного оборудования обеспечивается значительно проще, чем кислородного или водородного оборудования. Азот в жидком виде также воздействует на конструкции, как и другие криогенные жидкости: увеличивает хрупкость материала и т.п. Тем не менее, имеются два обстоятельства, которые обязательно необходимо учитывать при эксплуатации азотных систем.

Первое обстоятельство связано с испарением азота в закрытом помещении, повышением концентрации азота в воздухе и соответственно снижением концентрации кислорода. При ремонте и осмотре резервуаров, которые ранее надувались азотом, можно также погибнуть от удушья, если не позаботиться о восстановлении нормальной воздушной среды. Для предотвращения гибели людей должны приниматься следующие меры:

2) В помещениях должны быть установлены:

─ газоанализаторы, контролирующие уровень содержания кислорода;

─ приточно-вытяжная вентиляция, позволяющая привести состав воздуха к норме.

3) Если большой резервуар нельзя надёжно провентилировать и концентрация кислорода в нём, то следует пользоваться автономным дыхательным аппаратом.

Второе обстоятельство связано с пожароопасностью азота. Известно несколько случаев взрывов азотного оборудования. Это объясняется тем, что производится не чистый азот, а технический, в котором содержание кислорода может доходить до 4%. Поскольку теплоподвод к жидкому азоту происходит непрерывно, то из смеси “азот – кислород” испаряться в первую очередь будет азот, т.к. его температура кипения (77К) ниже, чем у кислорода (90К). Со временем концентрация кислорода в смеси будет возрастать и соответственно будут создаваться условия для возгорания или детонации оборудования. Предельно допустимой считается остаточная концентрация кислорода в 30%. При повышении концентрации жидкого О₂ свыше 30% азотоно-кислородная смесь в контакте с маслами, деревом, асфальтом и органическими материалами образует взрывоопасные вещества. Азотное оборудование должно обезжириваться также как кислородное.

24.Какое оборудование входит в состав системы заправки жидким кислородом и какие функции оно выполняет

Стационарные системы заправки РН жидким кислородом предназначены для выполнения следующих операций:

приёма кипящего жидкого О₂ из железнодорожных цистерн;

накопления и хранения жидкого О₂ в резервуарах;

охлаждения жидкого О₂ перед заправкой

заправки баков РН по заданной циклограмме;

термостатирования жидкого О₂ в баках РН или подпитки баков жидким О₂ по окончании заправки до старта;

слива жидкого О₂ из баков РН в наземные резервуары при отмене старта;

Оборудование системы заправки состоит из следующих основных частей:

-резервуаров для приёма, хранения и выдачи жидкого О₂ в баки РН;

-системы наддува резервуара парами О₂;

-предохранительного блока и дренажа паров из хранилища;

-насосных установок

-теплообменника-охладителя

-сливных ёмкостей

-трубопроводов с арматурой, в том числе магистрального трубопровода от хранилища до старта;

-фильтра тонкой очистки

Используются сферические и цилиндрические резервуары. Количество резервуаров зависит от объёма и количества заправляемых доз кислорода.

С истемы наддува резервуара парами О₂ предназначены для создания определённого давления Р, обеспечивающего бескавитационную работу центробежных насосов или подачу жидкого кислорода в бак РН с заданными расходами при вытеснительном способе заправки. Наддув резервуаров осуществляется путём испарения жидкого О₂ в испарителях, а необходимое давление наддува поддерживается регулятором. Испаритель представляет собой набор панелей с каналами. Панели помещены в корпус с отверстиями для всасывания наружного воздуха и с отверстием для выхода воздуха. Жидкий О₂ самотёком поступает в коллектор и по каналам поднимается вверх. Через окна засасывается наружный тёплый воздух, жидкий О₂ испаряется и через коллектор поступает на наддув резервуара. Необходимый расход пара и его давление обеспечивается набором необходимого количества испарительных установок, соединённых параллельно. Предохранительные клапаны предназначены для сброса небольших количеств пара при кратковременных повышениях давления в резервуаре. В соответствии с требованиями Госгортехнадзора количество предохранительных клапанов на криогенных резервуарах должны быть вдвое больше расчётного значения. В аварийном случае сброс большого количества пара с большим расходом производится через разрывную мембрану . Если в процессе заправки подача кислорода в бак прекратится, например, из-за возникшей кавитации или неисправности насоса, то в работу должен автоматически включиться резервный насос. Поэтому он должен находиться в состоянии постоянной готовности к работе. Для этого он должен непрерывно проливаться жидким кислородом. Расход О₂ через него может быть небольшим, но достаточным, чтобы исключить образование застойных зон с неподвижной жидкостью и пузырями пара из-за теплопритока. Если насос не проливать, то он не создаст необходимого напора, а прорыв пара через открывающийся напорный клапан может привести к гидравлическому удару.

В теплообменнике жидкий О₂ охлаждается жидким N₂ в процессе заправки РН.

В случае повышенных требований к чистоте кислорода воздух в резервуарах перед приёмом кислорода может быть заменён на азот методом полоскания. Жидкий О₂ доставляется с завода на СК в специальных теплоизолированных железнодорожных цистернах. Они подсоединяются к сливо-наливным устройствам и жидкий О₂ вытесняется в стационарные резервуары. Давление в железнодорожных цистернах создаётся испарением кислорода в собственном теплообменнике при подводе тепла от наружного воздуха.