摘要：为探究蒸气冷屏-变密度多层绝热组合绝热结构中耦合不同仲-正氢转化类型对液氢储罐绝热性能的提升效果,建立了采用连续转化与绝热转化的组合绝热结构稳态传热模型,并分析了蒸气冷屏屏位与仲-正氢转化器位置对组合绝热结构性能的影响。研究表明:与绝热转化相比,采用连续转化时绝热结构的性能更优,其最小漏热热流密度为0.117 5 W·m^(-2),与不采用仲-正氢转化相比减少了13.48%;若采用绝热转化,当仲-正氢转化器到VCS盘管入口的距离与盘管总长度之比为30%~77.5%时,漏热热流密度达到最小值0.121 0 W·m^(-2),比不采用仲-正氢转化减少了10.30%;转化器安装在盘管中间附近位置,可提高绝热转化的起始温度与仲-正氢转化吸热量,对抵消外界热流、改善绝热性能有益。研究结果为液氢温区组合绝热结构的设计提供定量的理论依据和技术指导。

摘要：围绕双层液氢球罐支柱连接设计,建立热-结构耦合数值模型,研究大型液氢球罐中支柱与内罐连接处应力与应变的分布规律,分析不同连接形式对其受力性能及传热性能的影响。研究表明:支柱与内罐连接部位无论采用标准规定的何种连接结构,当考虑温度载荷时,最大应力及应变均大幅增加;在四种支柱-内罐连接结构中,直圆形连接结构的最危险处应力值是最小的,该结构下的最大应力数值为331.33 MPa,而直接连接结构具有最好的绝热性能,该结构下的热流密度为758.75 W·m^(-2)。由于四种连接形式均能满足应力校核条件,故从减小漏热的角度出发推荐采用直接连接结构作为支柱与内罐连接部位的连接方式。该研究结果可为大型液氢球罐支柱与内罐连接处的设计和选型提供理论指导。

摘要：为了提高低温推进剂深度过冷技术成熟度,以充分利用其在降低过冷装置系统质量、延长贮存时间等方面的工程应用优势,针对液氧/液甲烷低温推进剂组合,以70 K/97 K为目标开展深度过冷方案对比与流程设计,并通过搭建中等规模液氧和液甲烷快速深度过冷加注实验系统进行可行性测试验证。结果表明:针对中大规模过冷装置系统,液氧系统采用常压液氮浴+负压液氮浴两级换热过冷方案(换热器均采用铝制板翅式换热芯),液甲烷系统采用常压列管式液氮浴式换热器过冷加注方案;为满足快速过冷加注需求,液氧/液甲烷系统均采用边过冷边加注的系统流程;在加注流量为1.0 L·s^(-1)左右的稳定测试阶段,液氧实验系统中入口温度约108 K的液氧经一级、二级换热器能够分别被冷却至约88 K及70 K以下,液甲烷实验系统也实现了97 K液甲烷的深度过冷与快速加注,成功验证了设计方案的可行性。研究工作能够为中国开展过冷低温推进剂的研究与工程应用提供理论与技术支持。

摘要：为研究大热流下低温推进剂贮箱箱内流体温度分层与沸腾气泡特征,以液氮为试验流体,搭建了低温贮箱变热流可视化相态观测平台,通过改变吹风温度与吹风速度,实现了1~16 kW·m-2热流边界调节,与火箭升空过程中承受气动热流冲击基本一致。试验结果表明:低温贮箱壁面受大热流作用,并不一定产生沸腾气泡;当壁面热流密度小于2 kW·m-2,直至液体主体过冷度降至1 K时,近壁区才有气泡产生;壁面热流密度达到16 kW·m-2以上后,即使液体主体区过冷度超过10 K,近壁区也可能产生沸腾气泡;当液体主体存在较大过冷度时,火箭升空过程的气动加热仅会造成近壁区出现气泡;在对低温贮箱增压时,提高增压气体注入速率,加快增压进程有利于延缓近壁区液体温升与沸腾发生。此外,建立了一种预测沸腾气泡发生边界的经验模型,可对裸壁贮箱在大热流下是否发生推进剂沸腾提供初步预测,从而为火箭贮箱绝热方案设计提供支撑。

摘要：建立了恒流条件下的强制对流翅片管式换热器的结霜模型,并用实验结果验证了模型的可靠性.将结霜模型和风机性能曲线联合起来考虑,在更加切合实际的情况下,模拟了换热器在结霜工况下的热力性能.研究发现,换热器结霜引起了翅片效率、空气流通率及翅片性能的显著降低,同时还伴随着空气侧压力降上升.讨论了改变风机类型、翅片间距以及翅片厚度在内的几种设计参数对结霜性能的影响.

摘要：在改建的逆布雷顿空气制冷机多功能综合试验台上,分别对一台空气制冷机关键部件(膨胀机和紧凑式换热器)在设计工况下的效率、降温、流阻、热负荷和制冷效果等热力性能进行了全面的试验分析,并进行了各种超工况下的综合性能考核.试验结果表明:该空气制冷机的制冷范围为-73℃(制冷量为250 W)^-120℃(制冷量为50 W),膨胀机效率最大达60.5%,回热器效率最高达97.5%,系统降温最大达150℃,制冷机最低温度达-123℃,并能满足-120℃下50 W热负荷需求.通过试验分析得出了小型高速透平膨胀机和紧凑式换热器中各参数间的影响关系,以及制冷机中各参数的匹配关系.

摘要：设计研制了一套基于G-M制冷机的常压常温氢气直接液化的小型装置,包括液氢杜瓦、正仲转换装置、供气系统、液氢输送系统和测量系统等,提出了微正压氢液化工艺方法,制定了氢操作流程工艺及安全防护措施,并开展了实验测试。实验结果表明,该氢液化方案是可行且有效的,该装置是安全可靠的。在压力为162 kPa时,该小型氢液化装置的氢气液化速率可达到0.585 L/h。同时,该装置具备一边液化,一边加注供液的功能,满足科学实验连续使用的要求。

摘要：氢能具有高能效、可再生、无毒、无污染等优点,逐渐广泛应用于民用交通领域。液氢存储方式在车载储氢系统中具有独特的储能优势,而车载液氢瓶作为液氢燃料车的核心部件之一,其支撑结构设计及热响应特性对于液氢燃料商用车的推广和发展有着至关重要的作用。设计一种连接车载液氢瓶内外容器的三点支撑结构,通过有限元分析方法对该结构进行了传热分析、强度校核及模态分析。研究结果表明:该支撑结构方案可用于车载液氢瓶的内外容器支撑,通过支撑端进入容器的总漏热量为19.6 W,且外容器表面不会发生结霜或结露现象;满载工况下液氢瓶的最大应力和最大变形量分别为299.04 MPa和4.01 mm,相较于空载工况时分别增大了5.37倍和9.55倍;紧急制动工况为车载液氢瓶的最危险工况,针对不锈钢结构和玻璃钢套环结构分别进行了强度校核,证明该结构能够满足实际运输过程的强度要求;该结构下液氢瓶前十阶固有频率集中于41~122 Hz之间,在实际运输过程中不会产生共振现象。

摘要：为了研究筛网LAD通道结构在低温推进剂中的气液分离及输送性能,设计、加工了覆盖筛网的圆管通道并通过可视化实验获得了液氮中LAD通道有效工作时的极限排放高度,并分析了流动损失的组成。结果表明,325×2300 Dutch Twill型编织筛网在自增压过程中发生泡破时的液氮极限排放高度为280 mm,所产生的水力静压损失为2222.64 Pa。分析认为,筛网在液氮中自增压的泡破裕度比氦气增压低是静压损失低于理论值的主要原因,筛网的焊接变形及玻璃杜瓦漏热不足是可能的次要原因。

摘要：在太阳能无泵溴化锂吸收式制冷系统降膜吸收器、降膜蒸发器、弦月形热虹吸提升管、冷凝器等主要部件的基础上，设计了一套二次发生器，有效地降低了热源温度（最低启动温度为68℃，稳定运行温度范围为80-93℃），提高了太阳能的利用率．二次发生器在提高系统冷凝器与蒸发器间压差的同时，使系统能在较低的溶液初始质量分数范围（46%～54%）下运行，放气范围可达6%，吸收率是二次发生器关闭时的3倍，有助于提高吸收器性能；冷剂水产量提高，是相应未开二次发生装置时冷剂水产量的1．68倍，蒸发效果明显改善；随着加热水温度和吸收器浓溶液温度的升高，吸收器冷却水温差和冷媒水温差均增大，冷媒水出口温度降低，改善了制冷系统的整体运行性能，平均制冷系数可达0．725．