碳氢燃料流动传热研究及物性测量与评估

发布时间：2018-01-02 06:44

  本文关键词：碳氢燃料流动传热研究及物性测量与评估　出处：《西安建筑科技大学》2015年硕士论文　论文类型：学位论文

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【摘要】：本文以高超声速飞行器吸气式发动机的再生主动冷却为研究背景,冷却时采用飞行器自身携带的燃料作为冷却剂。碳氢燃料应用于再生主动冷却时,吸热之后的碳氢燃料进入燃烧室燃烧释放热量,不仅对发动机很好的进行了热防护,而且还可以对热量进行回收利用。为了有效的研制和设计发动机的再生冷却热防护结构,必须对碳氢燃料的流动传热特性进行研究。本文主要以电加热的实验方法模拟了碳氢燃料在矩形小通道内流动吸热的过程,对燃料冷却过程中的流动换热特性进行了实验研究。本文首先利用伽马射线密度计和热平衡的原理对本次流动传热研究实验所用A碳氢燃料在高压高温下的密度和比热进行了测量;密度测量时的压力范围为2~6MPa,温度范围为10~660℃,比热测量时的压力范围为2~4MPa,温度范围为15~660℃。其次主要研究分析了燃料在临界参数点附近的传热变化规律,燃料临界参数为:临界压力2.3MPa左右,临界温度420℃左右。本文流动传热研究的主要实验参数范围如下:压力范围为2~4MPa、温度范围为100℃~750℃、热流密度范围为0.1MW/m2~2.5MW/m2。研究结果表明:燃料的吸热冷却性能受温度、压力、以及管型的影响;压力3MPa时,燃料入口温度低于临界温度时会经历传热恶化和传热强化的现象,传热恶化发生在临界温度点附近,传热强化发生在高热负荷条件下,由壁温和主流温度共同影响决定;当燃料温度超过临界温度时,浮升力作用对传热影响比较明显。当压力超过临界压力在超临界压力范围内温度和压力对燃料的传热影响是相互的,温度低于临界温度时,压力高传热效果好;温度高于临界温度时,压力低传热效果好。燃料在超临界下的流动换热努谢尔数与经典换热关联式计算结果进行比较,解释了燃料在催化裂解时的换热机理会发生明显的变化。通过测量燃料的热沉、燃料结焦的情况以及高温燃料的转化率,建立了燃料评估的方法。
[Abstract]:In this paper, the regenerative active cooling of hypersonic air-breathing engine is studied, and the fuel carried by the vehicle itself is used as the coolant. The hydrocarbon fuel is applied to regenerative active cooling. After heat absorption, the hydrocarbon fuel enters the combustion chamber to release heat, which not only provides a good thermal protection for the engine. In order to effectively develop and design the regenerative cooling thermal protection structure of the engine, the heat can be recycled and utilized. It is necessary to study the flow and heat transfer characteristics of hydrocarbon fuel. In this paper, the flow and heat transfer process of hydrocarbon fuel in rectangular channel is simulated by electric heating. The flow heat transfer characteristics during fuel cooling are studied experimentally. Firstly, the density of A hydrocarbon fuel used in this flow heat transfer experiment at high pressure and high temperature is studied by using the principle of gamma ray densitometer and heat balance. And specific heat was measured. The pressure range of density measurement is 2 ~ 6 MPA, the temperature range is 10 ~ 660 鈩，

本文编号：1368133