超临界压力下乳化碳氢燃料换热特性实验研究

发布时间：2020-09-22 10:42

　　 超燃冲压发动机的热防护问题一直是制约其发展的重要因素。目前,利用飞行器本身携带的碳氢燃料作为冷却剂的再生主动冷却技术是最有效的解决方法。但是,碳氢燃料在高温下的结焦特性会严重影响发动机的正常工作。研究发现水与碳氢燃料乳化后能够极大地抑制燃料的结焦,故本文就针对碳氢燃料和水乳化形成乳化碳氢燃料进行了实验研究。本文以超燃冲压发动机的再生主动冷却技术为研究背景,在传统碳氢燃料电加热实验平台的基础上,设计搭建乳化碳氢燃料电加热实验台。通过实验模拟燃料对超燃冲压发动机的冷却基本过程,在实验段出口压力维持在3 MPa,加热出口流体温度至450℃~750℃,燃料质量流量分别为1.0 g/s、1.5 g/s、2.0 g/s和2.6 g/s的实验条件下,对超临界压力下含水质量分数分别为10%、30%和50%的乳化碳氢燃料和碳氢燃料的热流密度、热沉和换热能力进行了实验研究。实验结果分析可知:超临界压力下,出口流体温度越高,乳化碳氢燃料和碳氢燃料的热流密度和热沉越大;含水质量分数越高,乳化碳氢燃料的热流密度和热沉越大;质量流量越大,乳化碳氢燃料和碳氢燃料的热流密度越大,热沉越小。超临界压力下,碳氢燃料在通道内换热能力沿实验段轴长方向逐渐增强;乳化碳氢燃料在通道内会发生传热恶化现象。含水质量分数越高,传热恶化现象发生越早,传热恶化区域越大;出口流体温度越高,传热恶化现象发生越早,但不影响传热恶化区域大小。对比乳化碳氢燃料和碳氢燃料分析得知:乳化碳氢燃料的热流密度、热沉和换热能力均高于碳氢燃料。故作为超燃冲压发动机的冷却剂,乳化碳氢燃料的换热冷却能力更强。
【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】：V235.21
【部分图文】：

碳氢燃料主动冷却示意图

图 1.2 流体气液两相 P-V 和 P-T 图超临界流体因为自身气体与液体界面的消失，使得超临界流体同时具备了物性和液体物性。超临界流体虽然基本上仍可以看作是一种气体，但它与一体的物性有很大的差别。超临界流体的密度是一般气体的百倍以上，更靠近

图 1.3 25 MPa 下水的热物性参数看出，当水处于超临界状态下时，水的热物性流体密度和动力粘度随温度单调递减，导热系先剧烈增大，达到峰值之后逐渐回落。通常情

【参考文献】

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本文编号：2824274