摘要：为了预测低温流体膜态池沸腾换热特性,研究了文献中涉及低温流体膜态池沸腾换热的实验数据,并根据加热面结构对数据进行了分类整理。以此为基础,与3种典型膜态沸腾换热模型(Bormley模型、Frederking模型和Breen&Westwater模型)的预测结果进行了对比分析,探讨了现有模型在预测不同结构加热面低温流体沸腾换热时的适用性与精度,实现了低温流体膜态沸腾换热的准确预测。研究发现,对于低温系统预冷过程,在分析膜态沸腾传热时可不考虑辐射热的影响,但必须考虑加热面结构的影响。对于水平管与球形加热面,可分别选用Bromley公式与Frederking公式预测沸腾传热系数;对于平板与丝状结构表面,分别修正了Frederking公式与Breen&Westwater公式,修正后两模型预测误差均小于15%。研究内容为低温换热系统的设计及运行提供了可靠的理论支持。

摘要：为满足航天和生物医疗等应用中对低功耗小型低温液体循环泵的需求,采用数值模拟和3D打印叶轮迭代优化方法设计了叶轮和诱导轮结构,研制了一款10 L/min流量、百瓦以下功率的小体积低温离心泵。搭建了一套小型低温泵闭式回路性能测试系统,完成了以液氮为介质的低温工况泵性能测试。获得了转速在4500~8000 r/min范围内的低温泵外特性曲线,研究了泵前流体压力(表压140~800 kPa)对低温泵扬程的影响规律。研究结果表明:该小型低温离心泵在小流量小扬程下运行稳定;随着流量的增加,功率先近似线性增长,而后增长速率逐渐减小;当转速增加时,功率线性增长区域的斜率变大且效率曲线开始出现峰值;转速越大,则最佳效率工况点越向大流量区域偏移,在额定转速6500 r/min时,最佳效率工况点为流量10 L/min,扬程为7.12 m;入口压力高于200 kPa时,低温泵扬程对压力变化不敏感。本文研究应可为小流量低温流体驱动应用的解决方案提供参考。

摘要：研究输送管路中截止阀附近低温流体滞止状态的热力参数变化规律,利用有限容积法建立输送管中低温流体的流动过程及滞止状态的数学模型,对管路几何结构和各种漏热量对于低温流体滞止状态热物性的影响进行仿真计算,分析截止阀前低温流体温度升高的主要原因。研究结果表明:减小管路长度,适当增大管壁漏热量,以及减小阀门漏热量可有效降低阀门前低温流体滞止状态的温度升高幅度,为火箭燃料加注系统的改进及新系统的设计提供了一定的参考。

摘要：为了研究水平管外工质在较低饱和温度下的冷凝传热特性,在中间介质式汽化器的基础上,基于测壁温法和能量守恒原理,设计并搭建了工质在低温流体管外自然循环换热的实验装置。该装置可以开展不同蒸发侧温度、冷氮气流速、换热强化管、工质种类等工况下的实验研究,并配有可视化管段用于观察换热工质气液相间转换的过程,能够获得凝结表面传热系数、凝结液膜流态及热阻分布,分析冷凝管外壁轴向温度、腔体温度随管内冷氮气流速的变化规律。功能验证实验结果表明,低温流体管外工质凝结换热过程中,壁面热通量小于壁面过冷度对传热系数的影响,传热系数随冷氮气流量升高而降低、随蒸发侧水温的降低而减小。

摘要：设计并搭建了一套基于G-M低温制冷机的电容式密度测量实验装置,由平行板电容器、样品流体测试腔、充排气体管路、低温制冷机、温度测量与控制单元、压力测量单元、真空绝热保护腔以及高真空排气系统八个部分组成。该系统适用温度测量范围为15—300 K,压力测量范围0.01—0.3 MPa。实验中的低温液体由常温气体经低温制冷机冷却液化得到,并蓄存在装有平行板电容器的样品测试腔内。该测试腔上开有视窗,可用于观察冷却过程中低温液体的形成及其液位。对受控压力及温度下的液氮、液氩两种低温流体的密度进行了测量,所得数据与文献实验值及美国NIST标准数据吻合良好,液相区相对偏差小于±0.5%。该密度测量系统今后可用于测量其他流体(包括混合物)在低温下的p-ρ-T数据,还有望经过改进和集成化设计后实现LNG和空分等工业领域的低温流体密度在线实时监测。

摘要：阐述了低温流体O2 、N2 、Ne、H2 。

摘要：为测量低温流体在不同受控状态下的密度,设计了一套基于G-M低温制冷机的介电常数法低温流体密度测量实验装置,该实验装置适用温度测量范围为15~300 K,压力测量范围0.01~0.30 MPa。实验中的低温液体由常温气态流体经低温制冷机冷却液化得到,蓄流在装有平行板电容器的样品流体测试腔内。该测试腔上开有视窗,可用于观察冷却过程中低温液体的形成及其液位情况。对受控压力及温度下的液氘、液氧的密度进行了测量,所得数据与文献实验值及美国NIST标准数据吻合良好,液相区相对偏差小于±0.5%,满足高精度p-ρ-T热物性参数的需要。

摘要：液化和凝固是流体系统工程中常见的两种基本现象。由于低温流体液化点和凝固点温度都非常低,给受控条件下观测流体的液化和凝固过程带来了困难。设计并搭建了基于G-M低温制冷机的流体受控液化和凝固过程可视化实验装置,并对氮气(44~80 K)、氩气(50~90 K)、氧气(50~90 K)3种低温流体的液化和凝固过程进行控制观测,获得了3种流体在一定温度下的相变过程的视频图像。实验结果表明,3种低温流体的凝固过程表现出较明显的固化行为特性差异。

摘要：研究介绍了国内外现有液氢、液化天然气、液氮等低温流体流量标准装置的进展,并对其测量原理、结构设计、工作流程和功能特点等方面进行了阐述。与常温流体相比,目前低温流体流量标准装置的研究还处于发展初期,仍面临如低温流体闪蒸、驱动方式、绝热与防爆、计量精度等方面的巨大挑战。基于现有装置的发展脉络,展望了低温流体流量标准装置未来发展的重点领域和方向,在低温流体流动机理、绝热与密封方式、误差修正、安全监测与管理等方面仍需要进一步研究。

摘要：为了保证氢氧火箭发动机低温流量测量的准确性,需要研制低温流量校准系统。从对低温流量校准特点的分析入手,对比动态替代称重法的不同原理,优选适用于低温对象的低温流量校准系统方案,并对称重系统、储液容器、液路系统、气路系统和测控系统进行设计。研制的低温流量校准系统提供了低温真实介质校验能力,校准流量覆盖1—50 kg/s,校准流量计口径Ф30—80 mm,设计流量校准不确定度优于0.5%(k=2)。