泵压式液体冷却介质换热系数测量试验系统和测量方法技术方案

本发明专利技术提供了一种泵压式液体冷却介质换热系数测量试验系统和测量方法，包括：液体冷却介质供给装置，加热装置，试验装置和测量控制装置；其中，液体冷却介质供给装置包括液压隔膜泵；试验装置包括测试段管路；加热装置包括感应加热电源和感应线圈；液体冷却介质供给装置，用于通过液压隔膜泵向试验装置提供待测液体冷却介质，并控制待测液体冷却介质的压力值；加热装置，用于通过电磁感应加热的方式为测试段管路加热；测量控制装置，用于在待测液体冷却介质流经被加热之后的测试段管路时，获取目标测量参数。本发明专利技术缓解了现有技术中存在的无法控制加热深度和能够模拟冷却通道压力值较低的技术问题。值较低的技术问题。值较低的技术问题。

【技术实现步骤摘要】
泵压式液体冷却介质换热系数测量试验系统和测量方法


[0001]本专利技术涉及换热系数测量
，尤其是涉及一种泵压式液体冷却介质换热系数测量试验系统和测量方法。

技术介绍

[0002]液体火箭发动机的燃烧室内燃气温度在3000
‑
4800K，速度最高也达到了6个马赫数，高温高速气流对推力室内壁产生剧烈的冲刷作用。因此，为了避免推力室内壁材料被高温烧毁，必须采用有效的热防护手段对推力室结构进行保护。
[0003]研究对流换热系数的方法主要有数值法、试验法、比拟法和数值法。所谓数值法是指对描写某一类对流换热系数问题的偏微分方程及相应的定解条件进行数学求解，从而获得速度场和温度场的分析解的方法，但数值解法仍然会存在计算模型与实际情况存在，模型不准确，造成计算结果与试验结果相差较大；比拟法是指通过研究动量传递及热量传递的共性或类似特性，以建立起表而传热系数与阻力系数间的相互关系的方法；试验法是通过试验获得的表面换热系数的计算式，仍然是目前工程设计的主要依据。
[0004]在试验法中，传统的加热方式有直流电阻式，其通过外加直流电源，对一定电阻的管路进行加热，其加热方式简单，加热均匀，但无法控制加热深度，无法实现局部加热，进而无法模拟液体火箭发动机冷却通道内的热环境，从而无法准确测量冷却介质在冷却通道内的实际环境中的换热规律。同时，传统的提供压力的方式为采用惰性气体，对贮箱中的液体进行挤压。缺点是能够模拟冷却通道压力值较低，无法模拟液体火箭发动机再生冷却通道内的高压力流体的实际情况。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种泵压式液体冷却介质换热系数测量试验系统和测量方法，以缓解现有技术中存在的无法控制加热深度和能够模拟冷却通道压力值较低的技术问题。
[0006]第一方面，本专利技术实施例提供了一种泵压式液体冷却介质换热系数测量试验系统，包括：液体冷却介质供给装置，加热装置，试验装置和测量控制装置；其中，所述液体冷却介质供给装置包括液压隔膜泵；所述试验装置包括测试段管路；所述加热装置包括感应加热电源和感应线圈；所述液体冷却介质供给装置，用于通过所述液压隔膜泵向所述试验装置提供待测液体冷却介质，并控制所述待测液体冷却介质的压力值；所述加热装置，用于通过电磁感应加热的方式为所述测试段管路加热；所述测量控制装置，用于在所述待测液体冷却介质流经被加热之后的测试段管路时，获取目标测量参数；所述目标测量参数包括所述待测液体冷却介质流经所述测试段管路前后的压力值和温度值。
[0007]进一步地，所述液体冷却介质供给装置还包括：液体冷却介质贮箱，手阀，过滤器，变频防爆电机，换向阀，溢流阀和单向阀；所述手阀、所述过滤器设置于所述液体冷却介质贮箱和所述液压隔膜泵之间的管路上，所述变频防爆电机与所述液压隔膜泵相连接，所述
单向阀设置于所述换向阀与所述试验装置之间；所述液体冷却介质贮箱，用于贮存所述待测液体冷却介质；所述换向阀，用于控制所述待测液体冷却介质的流向；所述溢流阀，用于在所述待测液体冷却介质的压力大于预设压力值时打开，以使所述待测液体冷却介质回流到所述液体冷却介质贮箱。
[0008]进一步地，所述感应线圈包覆至所述测试段管路的外侧，所述感应线圈与所述感应加热电源相连接；所述感应加热电源，用于为所述感应线圈提供中高频交变电流；所述感应线圈，用于利用流经线圈的交变电流产生的交变磁场，使工件产生涡流，为所述测试段管路加热。
[0009]进一步地，所述试验装置还包括：阻尼器和液路电磁阀；所述阻尼器与所述单向阀相连接，所述液路电磁阀设置于所述阻尼器和所述测试段管路之间。
[0010]进一步地，所述测量控制装置还包括：减压器，流量调节阀，温度传感器，压力传感器和质量流量计；所述减压器和所述质量流量计设置于所述阻尼器与所述液路电磁阀之间；所述流量调节阀设置于所述测试段管路的流出端；所述温度传感器和所述压力传感器设置于所述测试段管路上；所述减压器，用于调节所述测试段管路内的所述待测液体冷却介质的压力；所述流量调节阀，用于控制流经所述测试段管路的所述待测液体冷却介质的流量；所述温度传感器，用于测量流经所述测试段管路的所述待测液体冷却介质的温度，和测量所述测试段管路的外壁面温度；所述压力传感器，用于测量所述测试段管路内的液体压力值；所述质量流量计，用于测量流经所述测试段管路的所述待测液体冷却介质的质量流量。
[0011]进一步地，所述系统还包括安全装置，所述安全装置包括：隔爆柜，水吹除装置和液体冷却介质回收装置；所述液体冷却介质回收装置包括回收水箱；所述测试段管路和所述感应线圈设置于所述隔爆柜内部；所述隔爆柜内设置导流装置；所述隔爆柜，用于在电热管故障后将所述待测液体冷却介质导流到回收水箱中；所述水吹除装置，用于为单次试验后去离子水对管路内部的液体冷却介质置换。
[0012]第二方面，本专利技术实施例还提供了一种泵压式液体冷却介质换热系数测量方法，应用于上述第一方面所述的系统；包括：通过所述液压隔膜泵向所述测试段管路提供待测液体冷却介质；通过电磁感应加热的方式为所述测试段管路加热；在所述待测液体冷却介质流经被加热之后的测试段管路时，获取目标测量参数；所述目标测量参数包括所述待测液体冷却介质流经所述测试段管路前后的压力值和温度值；基于所述目标测量参数，计算所述待测液体冷却介质的换热系数。
[0013]进一步地，所述待测液体冷却介质包括以下任一项：过氧化氢，煤油，液氧，液甲烷。
[0014]进一步地，所述目标测量参数还包括：所述待测液体冷却介质的质量流量和所述测试段管路的壁面不同轴向位置温度；基于所述目标测量参数，计算所述待测液体冷却介质的换热系数，包括：基于所述待测液体冷却介质的质量流量、所述待测液体冷却介质的比热容和所述待测液体冷却介质流经所述测试段管路前后的温度值，计算稳态下传入所述待测液体冷却介质内的能量；基于所述测试段管路的壁面不同轴向位置温度和稳态下传入所述待测液体冷却介质内的能量，计算所述待测液体冷却介质的换热系数。
[0015]第三方面，本专利技术实施例还提供了一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在所
述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述第二方面所述的方法的步骤。
[0016]本专利技术提供了一种泵压式液体冷却介质换热系数测量试验系统和测量方法，通过采用感应加热的方式，可以调节加热功率和频率，实现加热深度可控，对不同测量管路尺寸均可实现特定深度加热，同时通过泵压式冷却介质供给装置，可以更好的模拟液体火箭发动机高冷却通道压力情况，从而更加准确测量特定工况下的液体冷却介质的换热系数，缓解了现有技术中存在的无法控制加热深度和能够模拟冷却通道压力值较低的技术问题。
附图说明
[0017]为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施方式，对于本领域普本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种泵压式液体冷却介质换热系数测量试验系统，其特征在于，包括：液体冷却介质供给装置，加热装置，试验装置和测量控制装置；其中，所述液体冷却介质供给装置包括液压隔膜泵；所述试验装置包括测试段管路；所述加热装置包括感应加热电源和感应线圈；所述液体冷却介质供给装置，用于通过所述液压隔膜泵向所述试验装置提供待测液体冷却介质，并控制所述待测液体冷却介质的压力值；所述加热装置，用于通过电磁感应加热的方式为所述测试段管路加热；所述测量控制装置，用于在所述待测液体冷却介质流经被加热之后的测试段管路时，获取目标测量参数；所述目标测量参数包括所述待测液体冷却介质流经所述测试段管路前后的压力值和温度值。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述液体冷却介质供给装置还包括：液体冷却介质贮箱，手阀，过滤器，变频防爆电机，换向阀，溢流阀和单向阀；所述手阀、所述过滤器设置于所述液体冷却介质贮箱和所述液压隔膜泵之间的管路上，所述变频防爆电机与所述液压隔膜泵相连接，所述单向阀设置于所述换向阀与所述试验装置之间；所述液体冷却介质贮箱，用于贮存所述待测液体冷却介质；所述换向阀，用于控制所述待测液体冷却介质的流向；所述溢流阀，用于在所述待测液体冷却介质的压力大于预设压力值时打开，以使所述待测液体冷却介质回流到所述液体冷却介质贮箱。3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述感应线圈包覆至所述测试段管路的外侧，所述感应线圈与所述感应加热电源相连接；所述感应加热电源，用于为所述感应线圈提供中高频交变电流；所述感应线圈，用于利用流经线圈的交变电流产生的交变磁场，为所述测试段管路加热。4.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述试验装置还包括：阻尼器和液路电磁阀；所述阻尼器与所述单向阀相连接，所述液路电磁阀设置于所述阻尼器和所述测试段管路之间。5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述测量控制装置还包括：减压器，流量调节阀，温度传感器，压力传感器和质量流量计；所述减压器和所述质量流量计设置于所述阻尼器与所述液路电磁阀之间；所述流量调节阀设置于所述测试段管路的流出端；所述温度传感器和所述压力传感器设置于所述测试段管路上；所述减压器，用于调节所述测试段管路内的所述待测液体冷却介质的压力；...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡国飙，魏天放，张源俊，李心瞳，孟祥宇，姜宪珠，谭广，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：