一种可输出恒定过载的超临界碳氢燃料传热试验台制造技术

本发明专利技术公开了一种可输出恒定过载的超临界碳氢燃料传热试验台，包括流体循环装置、转盘、旋转驱动机构、电刷及实验管道，转盘通过承重轴转动连接在一机架上，旋转驱动机构安装在机架内并与承重轴相传动连接，电刷靠近转盘中心设置，其一端与外部电源相连；实验管道上缠绕有多个第三温度变送器，实验管道及第三温度变送器均安装在转盘上，实验管道的入口和出口均通过旋转接头与流体循环装置连通；本发明专利技术采用旋转接头，实现了实验段与流体循环装置部件的分离，实验段的实验管道采用弯管可以保证超临界碳氢燃料惯性加速度恒定且可调，进一步的，数据传输使用无线传输技术，降低了数据采集计算机的损毁几率，保证了实验系统的可靠性和安全性。和安全性。和安全性。

【技术实现步骤摘要】
一种可输出恒定过载的超临界碳氢燃料传热试验台


[0001]本专利技术属于超临界流体传热实验领域，具体涉及一种可输出恒定过载的超临界碳氢燃料传热试验台。

技术介绍

[0002]发动机燃烧室内混合气燃烧后会产生高温高压的燃气，若不对燃烧室壁面采取任何冷却措施，其温度将达到上千甚至几千摄氏度，远远超过燃烧室材料的工作温度极限，严重影响发动机的性能与寿命，因此必须选择合适的冷却介质对发动机进行有效地热管理。目前按照冷却介质分类主要有气冷式和液冷式两种方式。由于液体比气体具有更高的热容量和更优良的传热特性，因此可以更快、更多地将热量从发动机中转移出去，但是散热器和泵系统增加了重量，复杂性和成本。然而，对于发动机这种高功率产热装置，在实际应用当中更多情况下首选液冷式冷却系统来移除其产生的废热。
[0003]通常，采用液冷方式时，冷却液必须由发动机所驱动的运输工具（飞机、车辆等）自身携带，这不仅增加了运输工具的体积、重量和复杂性，还会导致更多的燃料消耗和运输工具性能的降低。碳氢燃料再生冷却系统利用燃料兼作推进剂和冷却剂，在进入发动机的燃烧室之前，首先通过待冷却部件和燃烧室壁的冷却通道，利用自身的显热，潜热甚至化学反应等方式吸收热量，然后进入燃烧室燃烧，既满足了发动机的冷却要求，又因为回收热量而提高了燃料的能量密度，同时还节省了运输工具因携带冷却剂而增加的体积和负载，因此，它是最常用、最经济以及最有效的发动机热管理方法之一。
[0004]由于碳氢燃料再生冷却系统通道内的工作压力一般高于典型燃料的临界压力，再生冷却过程中，碳氢燃料在超临界压力下注入发动机冷却通道，在吸热升温过程中，由高压液态向超临界状态转变，其热物性参数随温度变化十分显著，尤其当温度跨进拟临界区域时，剧烈的热物性参数畸变会导致强烈的浮升力效应和流动加速效应，此时燃料的流动与传热特性将变得极其复杂，传统的管内湍流压降和传热计算模型将不再适用。因此，必须通过实验研究获取碳氢燃料在超临界压力下的流动与传热数据，再基于相似原理和量纲分析去构建适用于超临界压力下碳氢燃料的管内湍流压降和传热关联式。
[0005]现有关于超临界压力下碳氢燃料流动与传热的研究绝大多数是在常重力下进行的，然而采用碳氢燃料再生冷却系统的运输工具一般具有一定的机动性能（如飞机的平飞加/减速、俯冲、跃升和盘旋，汽车的加/减速、突然刹车、转弯、圆周运动，船舶的上下颠簸、左右摇摆等）。此时碳氢燃料所受的体积力就不仅仅指重力，而是重力和惯性力的合成，有时候惯性力甚至可达重力的数倍乃至数十倍之多，这将导致体积力的大小和方向发生很大的改变，势必会影响超临界碳氢燃料的流动与传热，导致相关结论与常重力下相比存在很大的差异，因此必须研究惯性力对超临界碳氢燃料流动与传热的影响。
[0006]利用离心加速机驱动圆形试验台来模拟过载环境（惯性力环境）是研究惯性力对超临界碳氢燃料流动与传热影响的最实用的方法。目前国内外的过载试验台大多数是为了研究单相以及气液两相流在过载环境下的流动与传热问题，而针对超临界流体的流动与传
热的试验台比较少见。现有过载试验台大多是将所有实验零部件安装在同一个转台上，实验时流体循环系统、实验段（直管）、测控系统以及转台一起旋转，这样因旋转而导致的流体循环系统损坏以及测控系统的测量偏差时有发生，且实验段都是采用直管，然而碳氢燃料在直管内流动时无法保持恒定的过载，也就无法获得准确的过载下的实验数据。

技术实现思路

[0007]为解决上述问题，本专利技术公开了一种可输出恒定过载的超临界碳氢燃料传热试验台。
[0008]为了达到以上目的，本专利技术提供如下技术方案： 一种可输出恒定过载的超临界碳氢燃料传热试验台，包括流体循环装置，还包括转盘、旋转驱动机构、电刷及实验管道，所述转盘通过承重轴转动连接在一机架上，所述旋转驱动机构安装在所述机架内并与所述承重轴相传动连接，所述电刷靠近转盘中心设置，其一端与外部电源相连；所述实验管道上缠绕有多个第三温度变送器，所述实验管道及第三温度变送器均安装在转盘上，所述实验管道的入口和出口均通过旋转接头与流体循环装置连通。
[0009]作为本专利技术的一种改进，所述实验管道为曲率半径与旋转半径相同的弯管。
[0010]作为本专利技术的一种改进，还包括数据采集系统，该数据采集系统包括无线数据采集装置及计算机，所述无线数据采集装置与流量计、第一温度变送器、第一差压变送器、第一压力变送器、第二温度变送器、第二差压变送器、第三温度变送器、第四温度变送器、第二压力变送器进行无线信号连接，所述无线数据采集装置与计算机数据连接。
[0011]作为本专利技术的一种改进，所述旋转接头为双通道旋转接头，该旋转接头安装于转盘的中心处，所述实验管道的入口和出口分别与旋转接头的两个通道相连通。
[0012]相对与现有技术，本专利技术具有如下优点：本专利技术采用旋转接头，实现了实验段与流体循环装置部件的分离，实验段的实验管道采用弯管可以保证超临界碳氢燃料惯性加速度恒定且可调，进一步的，数据传输使用无线传输技术，降低了数据采集计算机的损毁几率，保证了实验系统的可靠性和安全性。
附图说明
[0013]附图1为本专利技术中转盘与旋转驱动机构的连接示意图；附图2为本专利技术的整体结构示意图；附图3为本专利技术中流体循环装置的结构示意图。
具体实施方式
[0014]为了使本专利技术所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。
[0015]实施例：参见图1
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3，一种可输出恒定过载的超临界碳氢燃料传热试验台，包括流体循环装置、转盘1、旋转驱动机构2、电刷5及实验管道21，转盘1通过承重轴4转动连接在一机架上，旋转驱动机构2安装在机架内并与承重轴4相传动连接，电刷5靠近转盘1中心设置，其一端与外部电源相连；
实验管道21上缠绕有多个第三温度变送器20，用于检测实验管道21外壁的温度变化，以判断是否发生临界热流现象；实验管道21及第三温度变送器20均安装在转盘1上，实验管道21的入口和出口均通过旋转接头32与流体循环装置连通。
[0016]流体循环装置采用现有装置，它主要包括储液罐6、第一过滤器7、恒流柱塞泵8、第一截止阀9、第二过滤器10、流量计11、第一温度变送器12、第一差压变送器13、预热管道直流电源14、预热管道15、第一压力变送器16、第二温度变送器17、第二差压变送器18、实验管道直流电源19、第三温度变送器20、实验管道21、第四温度变送器22、第二压力变送器23、冷却水系统24、背压阀25、第二截止阀26、第三截止阀27、电子秤28、称重瓶29、燃料回收罐30；其中储液罐6的出口与第一过滤器7的入口相连，第一过滤器7的出口与恒流柱塞泵8的入口管道相连，恒流柱塞泵8的出口与第一截止阀9相连，第一截止阀9与第二过滤器10的入口相连，第二过滤器10的出口与流量计11相连，流量计11经过第一温度变送本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种可输出恒定过载的超临界碳氢燃料传热试验台，包括流体循环装置，其特征在于：还包括转盘（1）、旋转驱动机构（2）、电刷（5）及实验管道（21），所述转盘（1）通过承重轴（4）转动连接在一机架上，所述旋转驱动机构（2）安装在所述机架内并与所述承重轴（4）相传动连接，所述电刷（5）靠近转盘（1）中心设置，其一端与外部电源相连；所述实验管道（21）上缠绕有多个第三温度变送器（20），所述实验管道（21）及第三温度变送器（20）均安装在转盘（1）上，所述实验管道（21）的入口和出口均通过旋转接头（32）与流体循环装置连通。2.根据权利要求1所述的一种可输出恒定过载的超临界碳氢燃料传热试验台，其特征在于：所述实验管道（21）为曲率半径与旋转半径相同的弯管。3.根据权利要求1所述的一种可输出恒定过载的超临界碳氢燃料传热试验台，其特征在于：还包括...

【专利技术属性】
技术研发人员：王如玉，陈玮玮，鹿世化，王瑜，方贤德，
申请(专利权)人：南京师范大学，
类型：发明
国别省市：