Calculation of pressurization efficiency of cryogenic propellant tank

In this paper, the energy flows related to cryogenic propellant tank ullage were understood and pressurization efficiency of the tank was calculated using propellant feeding test data with the help of calculation program. The related energy flow terms and calculation method of each terms were described. Three test data of different tank pressure and incoming pressurant temperature were used. Under the test conditions, the pressurization efficiency was low in the range of 13.9%~19.3%. The proportion of energy loss to the incoming pressurant energy was in the range of 55.2%~67.6%. The energy loss to the propellant tank wall was the biggest one. If the temperature of incoming pressurant was the same, the rates of each energy flows to the incoming energy were almost the same regardless of the propellant tank pressure. The collapse factor of propellant tank was calculated using test data, and the relation of it to the heat loss rate was observed.

극저온 추진제탱크 가압효율 계산

극저온 추진제탱크에서의 추진제 배출 시험데이터와 해석 프로그램을 이용하여 극저온 추진제탱크 얼리지와 관련된 에너지 흐름을 파악하고 추진제탱크의 가압효율을 계산하였다. 얼리지와 관련된 에너지 항목을 결정하고 각 항목의 계산방법을 설명하였다. 탱크의 압력, 탱크로 유입되는 가압가스의 온도를 달리한 세 가지 경우의 시험데이터를 사용하였는데, 시험조건 범위에서 가압효율은 13.9%~19.3%로서 상당히 낮게 나타났다. 탱크로 유입된 에너지 중 외부로 손실되는 에너지가 55.2%~67.6%였으며 이중 탱크 벽면을 통한 손실이 가장 큰 비중을 차지하였다. 탱크로 유입되는 가압가스의 온도가 같을 경우, 탱크 압력에 관계없이 각 에너지 항목의 상대적인 크기는 거의 동일하였다. 시험데이터를 이용하여 collapse factor를 계산하였고 열손실 비율과의 관계를 살펴보았다.