基于液氮冷源的液态甲烷过冷加注工艺
发布时间：2021-10-26 07:19
针对商业火箭公司对于液态甲烷过冷加注的需求,开展了基于液氮冷源的甲烷过冷加注系统方案设计,并计算得到了不同甲烷流量和液氮压力参数下的过冷器换热面积。为了防止液氮温度过低造成液态甲烷凝结,参考现有液氧和煤油工艺流程,提出2种不同控制策略的甲烷过冷加注系统,并详细对比分析了这2种系统所能实现的6个不同工艺流程。结果表明:基于背压控制的加注系统相比于基于液位控制的系统具有更高可靠性,同时前者能够实现在线实时加注工艺,原因在于其通过控制换热器中液氮压力来保证液氮温度始终高于甲烷冰点。甲烷过冷器换热面积与甲烷加注流量、液氮背压均成正比,在具体工程实施中应当根据加注需要选取合适的加注流量和液氮背压,以减小过冷器尺寸和降低设备制造成本。
【文章来源】：航空动力学报. 2020,35(05)北大核心EICSCD
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
不同加注流量和液氮背压下甲烷过冷器换热面积
表2中流程2和流程5为全过冷加注,其余4种流程为过冷补加。流程2和流程5需要地面系统在进入加注程序前将甲烷进行过冷,并通过V1和V6阀门所在管路将过冷甲烷全部返回至地面贮罐。发射日当天通过V2阀门路加注至火箭贮箱。图2 基于背压控制的甲烷过冷加注系统示意图
图1 基于液位控制的甲烷过冷加注系统示意图表3 6种过冷加注工艺流程特点及实现方式Table 3 Characteristics and implementation of six kinds of subcooling and filling process 流程序号 过冷加注特点 系统示意图 阀门状态 V1 V2 V3 V4 V5 V6 V7 V8 流程1 间隔过冷补加 图1 开 关 开 开 开 关 流程2 全过冷加注 图1 开 关 关 开 开 开 关 开 开 关 关 关 流程3 连续过冷加注 图1 同流程1 流程4 间隔过冷补加 图2 开 关 开 开 开 关 开 液氮温度控制 流程5 全过冷加注 图2 开 关 关 开 开 开 开 液氮温度控制 关 开 开 关 关 关 关 流程6 连续过冷加注 图2 同流程4
本文编号：3459089
【文章来源】：航空动力学报. 2020,35(05)北大核心EICSCD
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
不同加注流量和液氮背压下甲烷过冷器换热面积
表2中流程2和流程5为全过冷加注,其余4种流程为过冷补加。流程2和流程5需要地面系统在进入加注程序前将甲烷进行过冷,并通过V1和V6阀门所在管路将过冷甲烷全部返回至地面贮罐。发射日当天通过V2阀门路加注至火箭贮箱。图2 基于背压控制的甲烷过冷加注系统示意图
图1 基于液位控制的甲烷过冷加注系统示意图表3 6种过冷加注工艺流程特点及实现方式Table 3 Characteristics and implementation of six kinds of subcooling and filling process 流程序号 过冷加注特点 系统示意图 阀门状态 V1 V2 V3 V4 V5 V6 V7 V8 流程1 间隔过冷补加 图1 开 关 开 开 开 关 流程2 全过冷加注 图1 开 关 关 开 开 开 关 开 开 关 关 关 流程3 连续过冷加注 图1 同流程1 流程4 间隔过冷补加 图2 开 关 开 开 开 关 开 液氮温度控制 流程5 全过冷加注 图2 开 关 关 开 开 开 开 液氮温度控制 关 开 开 关 关 关 关 流程6 连续过冷加注 图2 同流程4
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