超临界条件下乳化煤油比定压热容测量实验研究

发布时间：2020-11-05 12:28

　　 高超声速飞行器及其发动机的热管理问题目前已成为飞行器及发动机研发过程中的一个关键性课题。飞行器的气动热载荷随飞行马赫数的提高急剧增大,发动机局部温度可达4950K,远远超过现有可用材料的承受极限,因此飞行器的冷却问题显得愈发重要。在目前提出的冷却方案中,再生主动冷却热防护是有效方法之一。实现再生主动冷却的基础需要揭示燃料的流动及换热的内在规律,定压比热作为重要的热物性参数是不可或缺的,其数据是计算其他物性参数的必要条件,同时对于提高煤油吸热性能和冷却设计具有一定的参考意义。为了准确测量高温高压下乳化煤油的比定压热容,本文基于能量守恒的量热计理论,搭建了一套流动型比定压热容在线测量系统。系统温度测量范围为301K~980K,测量压力可达10MPa,相对标准不确定度为2.42%~4.2%。选取纯物质去离子水、正己烷、二氧化碳和质量比1:1的正辛烷-正庚烷混合流体进行比定压热容测量,实验结果与文献值进行比较,验证了试验系统的可靠性与准确度。在此基础上,对含水质量分数为10%、20%、30%、50%的四种乳化煤油比定压热容进行测量,温度为301K~880K,压力为3MPa、4MPa、5MPa。实验结果与航空煤油RP-3、碳氢燃料EHF-01、纯水的比定压热容进行对比,并绘制出了各自在不同工况下的比热容变化曲线,同时分析了不同含水量乳化煤油定压比热随温度和压力的变化特性及含水量、压力、温度等对乳化煤油比定压热容的影响。该系统的搭建为进一步研究乳化碳氢燃料比定压热容创造了条件。
【学位单位】：西安建筑科技大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：V433.9
【部分图文】：

图 3.1 流动型比热容实验系统实物图物性测量实验平台上完成的，实验台和系统流程由自程图如 3.2 所示：高声速飞行器发动机高温高压的工作环境，测量不同

图 3.2 流动型比热容实验系统流程图流泵，3-过滤器，4-质量流量计，5-调节阀，6-铠装热电偶，7-压力热电偶，10-压力传感器，11-真空表，12-铠装热电偶，13-量热器，14-15-冷凝器，16-背压阀，17-分离器，18-数据采集系统

量热器结构简图
【参考文献】

相关期刊论文 前10条

1 黄淑君;郭亚军;杨竹强;刘朝晖;;吸热型碳氢燃料的定压比热测量研究[J];热能动力工程;2015年06期

2 袁立公;邓宏武;徐国强;贾洲侠;李一帆;;超临界压力下航空煤油RP-3壁面结焦特性对换热的影响[J];航空动力学报;2013年04期

3 郭永胜;张玲玲;魏会;方文军;林瑞森;;改善吸热型碳氢燃料热管理能力的研究进展[J];石油学报(石油加工);2011年05期

4 朱锟;邓宏武;王英杰;徐国强;;超临界压力下航空煤油结焦换热综述及实验[J];航空动力学报;2010年11期

5 黄伟;罗世彬;王振国;;临近空间高超声速飞行器关键技术及展望[J];宇航学报;2010年05期

6 崔尔杰;;近空间飞行器研究发展现状及关键技术问题[J];力学进展;2009年06期

7 刘世俭;刘兴洲;;超燃冲压发动机可贮存碳氢燃料再生主动冷却换热过程分析[J];飞航导弹;2009年03期

8 王佩广;刘永绩;王浚;;高超声速飞行器综合热管理系统方案探讨[J];中国工程科学;2007年02期

9 侯凌云;王慧;钟北京;国晓慧;;超临界压力下乳化煤油传热性能数值研究[J];推进技术;2006年06期

10 范学军;俞刚;;超临界煤油超声速燃烧特性实验[J];推进技术;2006年01期

相关硕士学位论文 前4条

1 王金涛;高热流条件下碳氢燃料主动冷却流动换热数值研究[D];南京航空航天大学;2013年

2 王夕;超临界压力吸热型碳氢燃料热裂解及传热特性研究[D];清华大学;2013年

3 马军军;碳氢燃料发动机主动冷却系统优化设计研究[D];哈尔滨工业大学;2012年

4 赵祖亮;吸热型碳氢燃料结焦与超临界压力下传热性质研究[D];浙江大学;2006年

本文编号：2871639