超临界压力下碳氢燃料传热与流阻特性实验研究

发布时间：2021-04-07 23:11

　　高超声速飞行器技术发展迅速,随着飞行器速度提高,飞行器表面启动热载荷增大,导致发动机局部温度过高。在极高热流密度下,传统被动热防护难以实现冷却目标,目前最有效的降温冷却技术是再生主动冷却技术,即飞行器的燃料进入燃烧室前,流经发动机表面冷却发动机。再生主动冷却设计的关键是获得工程实际条件下碳氢燃料传热流动特性。本文以吸热型碳氢燃料为研究工质,在实验压力3～5MPa,质量流量基本都控制在1.26g/s左右,热流密度0～250kW/m²,流体温度280～875K,扭曲比分别为12.63和6.31条件下,内径4mm的水平圆管中,实验研究了超临界压力下其传热特性和流动阻力特性,探究了超临界压力下的传热与流动的特征和机理,分析热工参数对其的影响。研究结果表明:（1）在整个传热过程中,碳氢燃料将经历5个传热阶段,层流、湍流、拟沸腾、湍流、以及化学反应区;系统压力和热流密度通过影响管中的碳氢燃料的热物理性质来影响对流传热;在本文试验范围内热加速度的影响可以忽略,而浮升力影响显著;扭带管的平均传热系数大于普通光滑管的平均传热系数约6.0～9.0%。（2）本文的普通光滑管的传热试验数... 

【文章来源】：西安建筑科技大学陕西省

【文章页数】：72 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

实验系统简图

图0.1P500型高压恒流泵

西安建筑科技大学硕士学位论文142.2实验段结构实验在电加热的水平不锈钢管中进行。实验段热电偶布置如图2.3所示，扭带细节图如图2.4所示。图2.3实验段热电偶布置图图2.4扭带细节图实验段是水平放置、均匀受热的小圆管，管道尺寸为Φ6×1mm，内径为4mm，长度为850mm。根据实验段长度，将约34个外径为0.2mm的K型热电偶丝沿流动方向均匀布置在实验段。实验段与整个系统通过Swagelok管配件和套圈密封连接。测实部分采用隔热材料包裹，以尽量减少热量损失，并保证壁温测量的准确性。扭带管是将扭曲比为12.63或6.31的扭带（如图2.5所示）插入圆管中以引起旋流，其中扭曲比y定义为180°旋转的长度与带宽度的比率,即y=H/W。扭带的宽度和厚度分别为3.8mm和0.2mm。扭带边缘和内壁表面之间的平均间隙为0.1mm。扭带的材质为304不锈钢。扭带两端点焊在实验段进出口内壁面上,如图2.6所示。（a）y=12.63（b）y=6.31图2.5扭带实物图


本文编号：3124371