本文關(guān)鍵詞：超臨界航空煤油在豎直燒結(jié)管內(nèi)的強(qiáng)化傳熱實(shí)驗(yàn)研究

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【摘要】：隨著世界航空事業(yè)的快速發(fā)展,航天發(fā)動(dòng)機(jī)也逐漸更新?lián)Q代。目前超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)所面臨的問題就是如何對發(fā)動(dòng)機(jī)壁面進(jìn)行熱防護(hù)。本文以超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)的再生式冷卻技術(shù)為背景,基于多孔燒結(jié)管對于沸騰傳熱的強(qiáng)化作用,研究不同燒結(jié)顆粒粒徑和不同懸濁液液固配比燒結(jié)管在超臨界壓力下對航空三號煤油的流動(dòng)傳熱的影響。這對為超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)的再生式冷卻方式提供一種新的思路和技術(shù)方案具有重要的意義。本文通過比較三種不同燒結(jié)粒徑和三種不同液固配比的燒結(jié)管和光管在相同實(shí)驗(yàn)工況下的局部換熱系數(shù)、相同軸向位置處的管內(nèi)壁溫度以及相同質(zhì)量流量下,各自引起的流體壓降的大小,來研究燒結(jié)管對超臨界流體的強(qiáng)化傳熱作用以及對流體流動(dòng)的影響。通過實(shí)驗(yàn)研究,我們發(fā)現(xiàn)。(1) 在超臨界壓力下,相較于光管,燒結(jié)管對煤油具有明顯地強(qiáng)化傳熱的作用；燒結(jié)顆粒粒徑對超臨界航空煤油的換熱影響不是單調(diào)的,對于懸濁液液固配比為0.4的燒結(jié)管,燒結(jié)顆粒粒徑為200目的顆粒傳熱效果好于粒徑為150目和250目的顆粒(2) 隨著懸濁液液固配比濃度,超臨界航空煤油的傳熱系數(shù)呈現(xiàn)上升趨勢,內(nèi)壁溫度逐漸下降,對于燒結(jié)粒徑為250目的燒結(jié)管,懸濁液液固配比為0.5的燒結(jié)管傳熱效果明顯好于配比為0.3和0.4的燒結(jié)管。(3) 燒結(jié)管的壓降要大于光管,且隨著粒徑的增大,超臨界航空煤油的壓降單調(diào)上升,但懸濁液液固配比對于壓降的影響卻不是單調(diào)的,壓降在懸濁液液固配比為0.4時(shí)最小。對比實(shí)驗(yàn)壓力,燒結(jié)管的壓降很小,只有10-3數(shù)量級,可以忽略。(4) 通過CFD,我們分析了航空煤油的傳熱特性,結(jié)果表明：(1)在初始加熱階段,對流換熱系數(shù)迅速增長；(2)當(dāng)壁面溫度超過臨界溫度時(shí),傳熱出現(xiàn)惡化；(3)當(dāng)溫度繼續(xù)增加,對流換熱系數(shù)再次繼續(xù)增長。以此為基礎(chǔ),我們分析了航空煤油的傳熱系數(shù)是如何被溫度、壓力、熱流密度、質(zhì)量流速等影響的,并得出一系列結(jié)論。
【關(guān)鍵詞】：超臨界 航空煤油 燒結(jié)粒徑 液固配比 壓降
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：V312
【目錄】：

• 致謝4-5
• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 主要符號表11-12
• 1 緒論12-27
• 1.1 研究背景12-13
• 1.2 超臨界流體的研究現(xiàn)狀13-23
• 1.2.1 超臨界水和二氧化碳的研究17-18
• 1.2.2 非煤油類碳?xì)淙剂系难芯?/span>18-19
• 1.2.3 煤油類碳?xì)淙剂系难芯?/span>19-23
• 1.3 燒結(jié)管強(qiáng)化傳熱研究現(xiàn)狀23-25
• 1.4 最新的研究成果25-26
• 1.5 本文的主要內(nèi)容26-27
• 2 實(shí)驗(yàn)原理及數(shù)據(jù)分析簡介27-42
• 2.1 實(shí)驗(yàn)原理27-32
• 2.1.1 預(yù)熱及實(shí)驗(yàn)段簡介28-29
• 2.1.2 柱塞計(jì)量泵及脈沖阻尼器29-30
• 2.1.3 加熱電源30-31
• 2.1.4 冷卻裝置31-32
• 2.1.5 背壓閥32
• 2.1.6 過濾裝置32
• 2.2 實(shí)驗(yàn)參數(shù)測量和采集32-34
• 2.2.1 溫度測量33
• 2.2.2 壓力測量33-34
• 2.2.3 質(zhì)量流量測量34
• 2.3 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)計(jì)算方法34-40
• 2.3.1 熱流密度的計(jì)算34-35
• 2.3.2 內(nèi)壁溫的計(jì)算35-36
• 2.3.3 管內(nèi)流體溫度的計(jì)算36-37
• 2.3.4 傳熱系數(shù)的計(jì)算37-38
• 2.3.5 航空煤油的熱物理性質(zhì)38-40
• 2.4 實(shí)驗(yàn)工況及實(shí)驗(yàn)操作40-42
• 2.4.1 實(shí)驗(yàn)工況40
• 2.4.2 實(shí)驗(yàn)操作注意事項(xiàng)40-42
• 3 燒結(jié)多孔管的制備42-46
• 3.1 粉末燒結(jié)概述42-43
• 3.2 燒結(jié)管的制備工藝43-46
• 3.2.1 燒結(jié)工藝簡介43-44
• 3.2.2 實(shí)驗(yàn)用燒結(jié)管的制備44-46
• 4 超臨界下煤油在燒結(jié)多孔管中的換熱特性46-66
• 4.1 實(shí)驗(yàn)臺的校驗(yàn)46-48
• 4.1.1 熱平衡校核46-47
• 4.1.2 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的重復(fù)性校核47-48
• 4.2 燒結(jié)顆粒粒徑對換熱的實(shí)驗(yàn)研究48-52
• 4.2.0 燒結(jié)表面顯微結(jié)構(gòu)48-49
• 4.2.1 粒徑對局部換熱系數(shù)的影響49-50
• 4.2.2 粒徑對平均換熱系數(shù)的影響50-51
• 4.2.3 粒徑對內(nèi)壁溫度的影響51-52
• 4.2.4 粒徑對壓降的影響52
• 4.3 懸濁液液固配比對于換熱的實(shí)驗(yàn)研究52-58
• 4.3.1 燒結(jié)表面的顯微結(jié)構(gòu)52-53
• 4.3.2 懸濁液液固配比對局部換熱系數(shù)的影響53-54
• 4.3.3 懸濁液液固配比對平均換熱系數(shù)的影響54-56
• 4.3.4 懸濁液液固配比對內(nèi)壁溫度的影響56-57
• 4.3.5 懸濁液液固配比對壓降的影響57-58
• 4.4 有關(guān)參數(shù)對傳熱影響的數(shù)值計(jì)算分析58-63
• 4.4.1 質(zhì)量流速對傳熱系數(shù)的影響58-59
• 4.4.2 熱流密度對傳熱系數(shù)的影響59-60
• 4.4.3 主流溫度對傳熱系數(shù)的影響60-61
• 4.4.4 入口壓力對傳熱系數(shù)的影響61-62
• 4.4.5 數(shù)值計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的對比62-63
• 4.5 實(shí)驗(yàn)結(jié)果誤差分析63-66
• 4.5.1 溫度測量誤差分析64
• 4.5.2 壓力測量誤差分析64
• 4.5.3 流量測量誤差分析64-65
• 4.5.4 熱流密度測量誤差分析65
• 4.5.5 換熱系數(shù)測量誤差分析65-66
• 5 研究總結(jié)與展望66-69
• 5.1 研究總結(jié)66-67
• 5.2 研究展望67-69
• 參考文獻(xiàn)69-73
• 作者簡歷及在學(xué)期間所取得的科研成果73
• 1. 作者簡歷73
• 2. 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表論文73
• 3. 攻讀碩士學(xué)位期間獲得榮譽(yù)73

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本文編號：773228