針對商業(yè)火箭公司對于液態(tài)甲烷過冷加注的需求,開展了基于液氮冷源的甲烷過冷加注系統(tǒng)方案設(shè)計(jì),并計(jì)算得到了不同甲烷流量和液氮壓力參數(shù)下的過冷器換熱面積。為了防止液氮溫度過低造成液態(tài)甲烷凝結(jié),參考現(xiàn)有液氧和煤油工藝流程,提出2種不同控制策略的甲烷過冷加注系統(tǒng),并詳細(xì)對比分析了這2種系統(tǒng)所能實(shí)現(xiàn)的6個(gè)不同工藝流程。結(jié)果表明:基于背壓控制的加注系統(tǒng)相比于基于液位控制的系統(tǒng)具有更高可靠性,同時(shí)前者能夠?qū)崿F(xiàn)在線實(shí)時(shí)加注工藝,原因在于其通過控制換熱器中液氮壓力來保證液氮溫度始終高于甲烷冰點(diǎn)。甲烷過冷器換熱面積與甲烷加注流量、液氮背壓均成正比,在具體工程實(shí)施中應(yīng)當(dāng)根據(jù)加注需要選取合適的加注流量和液氮背壓,以減小過冷器尺寸和降低設(shè)備制造成本。 

【文章來源】：航空動(dòng)力學(xué)報(bào). 2020,35(05)北大核心EICSCD

【文章頁數(shù)】：7 頁

【部分圖文】：

不同加注流量和液氮背壓下甲烷過冷器換熱面積

表2中流程2和流程5為全過冷加注,其余4種流程為過冷補(bǔ)加。流程2和流程5需要地面系統(tǒng)在進(jìn)入加注程序前將甲烷進(jìn)行過冷,并通過V1和V6閥門所在管路將過冷甲烷全部返回至地面貯罐。發(fā)射日當(dāng)天通過V2閥門路加注至火箭貯箱。圖2 基于背壓控制的甲烷過冷加注系統(tǒng)示意圖

圖1 基于液位控制的甲烷過冷加注系統(tǒng)示意圖表3 6種過冷加注工藝流程特點(diǎn)及實(shí)現(xiàn)方式Table 3 Characteristics and implementation of six kinds of subcooling and filling process 流程序號 過冷加注特點(diǎn) 系統(tǒng)示意圖 閥門狀態(tài) V1 V2 V3 V4 V5 V6 V7 V8 流程1 間隔過冷補(bǔ)加 圖1 開 關(guān) 開 開 開 關(guān) 流程2 全過冷加注 圖1 開 關(guān) 關(guān) 開 開 開 關(guān) 開 開 關(guān) 關(guān) 關(guān) 流程3 連續(xù)過冷加注 圖1 同流程1 流程4 間隔過冷補(bǔ)加 圖2 開 關(guān) 開 開 開 關(guān) 開 液氮溫度控制 流程5 全過冷加注 圖2 開 關(guān) 關(guān) 開 開 開 開 液氮溫度控制 關(guān) 開 開 關(guān) 關(guān) 關(guān) 關(guān) 流程6 連續(xù)過冷加注 圖2 同流程4


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