超临界压力下航空煤油流动与传热特性实验研究

【类型】学位论文

【作者】江晨曦 

【关键词】 航空煤油 超临界态 对流传热 热裂解态 化学热沉

【摘要】针对超燃冲压发动机再生冷却系统的运行条件，实验研究了大庆RP-3煤油 过压液态、超临界态和热裂解态的流动和传热特性，目的在于研究RP-3煤油在 各种工况下的流动参数变化以及对流传热规律。 煤油通过二级加热/输运系统加热，实验的压力范围约2.6-5.0MPa，油温 范围约300-1100K，相应的壁面热流密度范围为10-300kW/m2。通过调节压力 大小和采用不同喉道直径的音速喷管流量计，来调节和标定煤油的质量流量，实 验中出口处煤油流量范围为4-100g/s。传热实验段由长20米，外径16mm内径 12mm的不锈钢管构成。沿管流方向安装了16个测点同步测量外壁温和油温。 煤油的热物性参数和输运参数的确定采用了10组份的煤油替代模型，并调用 NISTSupertrapp子程序计算。基于质量和能量的守恒原理，对实验数据进行了非 定常传热分析，获得了在超临界压力下从过压液态、超临界态到热裂解态温度范 围内煤油流动和传热特性的变化规律，总结并讨论了超临界态RP-3煤油在水平 圆管内的对流换热规律和热裂解态的化学热沉规律。 实验发现超临界态煤油的对流换热高于过压液态煤油，即出现了传热强化 现象。实验也发现了对流换热在临界点附近存在传热的相对恶化。基于大量的传 热实验数掘，分别总结出了在过压液态和超临界态的对流换热关联式。同时，煤 油热裂解的实验结果显示，RP-3煤油热裂解的化学热沉随温度并非单调变化， 而是先增加达到一极大值，而后随温度的增加反而减小。

【学位名称】硕士

【学位授予单位】中国科学院力学研究所

【学位授予年度】2016

【导师姓名】范学军

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