碳氫燃料單側(cè)受熱試驗臺的設計搭建及換熱特性研究.pdf

1、西安建筑科技大學碩士學位論文碳氫燃料單側(cè)受熱試驗臺的設計搭建及換熱特性研究專業(yè)：建筑與土木工程碩士生：王帥指導教師：郭亞軍副教授摘要熱管理問題一直是制約著高超聲速飛行器發(fā)展與創(chuàng)新的主要因素，也是國內(nèi)外航空領(lǐng)域科學家關(guān)注的重點。目前最具有發(fā)展前景的是主動熱防護方案中的再生主動冷卻技術(shù)，因其使用飛行器自身攜帶的碳氫燃料作為冷卻劑，一方面避免了額外攜帶冷卻劑造成的占用飛行器體積、增大起飛重量等缺點，另一方面經(jīng)過冷卻通道吸熱的燃料在燃燒室燃燒時

2、又會將這一部分熱量釋放出來，提高了能量利用效率，因此發(fā)展最為迅速。本文正是以碳氫燃料主動冷卻技術(shù)為研究背景，在傳統(tǒng)碳氫燃料電加熱實驗平臺的基礎(chǔ)上，采用電加熱與導熱加熱結(jié)合的單側(cè)加熱方式。首先通過實驗選擇了一種性能較好的絕緣導熱材料ZrO2，通過等離子噴涂技術(shù)按設計噴涂在事先切割好的不銹鋼半剖管上，并在半剖管上加上電極通電加熱，以此作為單側(cè)導熱加熱裝置。由于ZrO2的絕緣導熱作用，試驗管道在半剖管內(nèi)僅受到單側(cè)導熱加熱。之后搭建完成碳氫燃料

3、單側(cè)受熱實驗臺，并對克拉瑪依產(chǎn)8220煤油進行了一系列加熱實驗，結(jié)果表明：流體有效吸熱量隨入口溫度升高呈下降趨勢，在擬臨界溫度附近有較小的回升，熱效率隨入口溫度升高逐漸下降，最高在60%左右，質(zhì)量流速越大，熱效率越高。相同的質(zhì)量流速下，加熱方向幾乎對熱效率沒有影響；質(zhì)量流速較低時，下側(cè)加熱時管壁溫度要高于右側(cè)加熱，質(zhì)量流速較大時，不同加熱方向下的管壁溫度隨著流體溫度的升高逐漸趨于一致。針對碳氫燃料主動冷卻換熱的單側(cè)加熱實驗方案在國內(nèi)的研