一种轻质高效预冷器全流程设计方法技术

本发明专利技术涉及一种轻质高效预冷器全流程设计方法，属于预冷器技术领域。本发明专利技术通过将预冷器的螺旋换热单元进行有限地分段完成换热器热力设计可大大提高预冷器设计精度；可明确预冷器螺旋换热单元两侧工质沿程温度分布；可根据两侧工质沿程温度判断预冷器管壁结霜风险区域。险区域。险区域。

【技术实现步骤摘要】
一种轻质高效预冷器全流程设计方法


[0001]本专利技术属于预冷器
，具体涉及一种轻质高效预冷器全流程设计方法。

技术介绍

[0002]随着飞行器速度的提高，进入发动机的滞止温度随之升高，压气机出口温度相应提高，严重影响发动机性能。而在高超声速吸气式组合发动机中使用预冷器将高温来流冷却，可以拓宽飞行器的飞行速度，使发动机在高马赫数状态下正常运行。
[0003]预冷器是一种结构紧凑的管壳式换热器，结构模型见图1，螺旋换热单元是其核心部件。在螺旋换热单元的入口和出口之间，管外介质的温度逐渐降低，最大温降可达900℃，同样地，管内介质的温度显著升高，因此物性参数变化较大。由于传统的换热器设计方法均假设流体的物性参数不随温度的变化而变化，一般当流体的物性随温度变化不大时，其物性参数选取整个换热过程的平均值，能够达到工程设计精度要求。而轻质高效预冷器工质进出口温差较大，如选用物性参数平均值作为设计参数，无法得到准确的设计结果。

技术实现思路

[0004](一)要解决的技术问题
[0005]本专利技术要解决的技术问题是本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种轻质高效预冷器全流程设计方法，其特征在于，包括以下步骤：将预冷器的螺旋换热单元根据沿程温度划分为有限的段；根据能量守恒定律获得各段流体的入口和出口的温度；以各段的平均温度作为定性温度，通过对数平均温差法确定传热面积；根据传热面积确定各段螺旋换热单元的长度；根据各段螺旋换热单元的结构尺寸确定各段螺旋换热单元的压降；若预冷器的总压降满足条件，则预冷器全流程设计结束，否则更改预冷器螺旋线尺寸，重新迭代直至满足压降条件。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，该方法具体包括以下步骤：步骤1、已知高温侧进口温度T
h,in
、高温侧出口温度T
h,out
、低温侧进口温度T
c,in
、低温侧出口温度T
c,out
，根据热端温度将预冷器螺旋换热单元划分为有限的N段；设i为正整数，且1≤i≤N，并设其初始值为1，并设第一段预冷器的初始半径为r1；步骤2、对于第i节点至第i+1节点之间的第i段预冷器，已知高温侧第i节点温度T
h,1
，低温侧第i节点温度T
c,1
，高温侧第i+1节点温度T
h,2
，根据能量守恒定律求得第i段预冷器换热功率Q和低温侧第i+1节点温度T
c,2
，根据逆流流动形式计算对数平均温差步骤3、对于第i段预冷器，分别以两侧流体第i节点、第i+1节点的平均温度作为定性温度，并得到两侧流体的物性参数：定压比热C
p
、黏性系数M、传热系数k、普朗特数Pr、密度P；步骤4、对...

【专利技术属性】
技术研发人员：周静，张志刚，刘国栋，李亭鹤，牛军，马同玲，
申请(专利权)人：北京动力机械研究所，
类型：发明
国别省市：