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1、第34卷第4期火箭推进Vol.34,№.42008年8月JOURNALOFROCKETPROPULSIONAug.2008高温高压下的燃气/空气热管换热方案1211谢镇波,刘伟强,李洪伟,唐元恒(1海军航空工程学院青岛分院,山东青岛2660412国防科技大学航天与材料工程学院,湖南长沙410073)摘要:以高温高压燃气加热高压纯空气为研究背景,用平均温差法对气-气热管换热器设计计算,进行结构方案设计,采用有效度-传热单元数法对换热器传热进行校核计算。设计换热器为圆柱形筒壁结构,出口为渐缩型喷管结构,采用半轴比为2/1的椭圆形热
2、管。关键词:高温高压;热管换热器;结构设计;设计计算;校核计算中图分类号:V416文献标识码:A文章编号:(2008)04-0022-05Hightemperatureandhighpressuregas/airheat-pipeheatexchangerscheme1211XieZhenbo,LiuWeiqiang,LiHongwei,TangYuanheng,(1NavalAeronauticalEngineeringAcademy,QingdaoBranch,Qingdao266041,China;2CollegeofA
3、stronauticsandMaterialEngineering,NationalUniversityofDefenseTechnology,Changsha410073,China)Abstract:Studyonheatingthehighpressureairbyhigh-temperatureandpressuregasiscon-ductedinthispaper.Thedesigncalculationandthestructuraldesignofthegastogasheat-pipeheatexchange
4、rarecarriedoutbythemeantemperaturedifferencemethod.Thecheckcalculationoftheexchangerisperformedwithvalidity-heattransferunitnumbermethod.Thestructureoftheex-changerbodyisacylinderanditsoutletisacontracting-expandingnozzle.Theheat-pipesare1/2halfaxisratioellipsepipes
5、.Keywords:hightemperatureandhighpressure;heat-pipeheatexchanger;structuraldesign;designcalculation;checkcalculation收稿日期:2007-11-21;修回日期:2008-03-10。作者简介:谢镇波(1980—),男,硕士,研究领域为航空航天热分析和热控制。第34卷第4期谢镇波,等:高温高压下的燃气/空气热管换热方案23能量方程为1引言mhcp!T(i+1)h-Tih"=mccp!T(i+1)c-Tic",i=1,2
6、,3(1)式中,m为流量;c为定压热容;T为温度;ip航空航天地面试验系统中常需要高温高压空为温度区域;下标h表示加热段,c表示冷却段。气作为试验气源,若采用电弧加热的方法加热高表1热管换热器内各区域边界处温度设计值压空气,设备投资和试验费用非常高。为降低试Tab.1Designtemperatureattheboundary验系统的成本,采用换热器制备高温纯空气的试ofeachareaintheexchanger验方案——利用燃气发生器产生高温高压燃气,界面①界面②界面③界面④通过换热器将其热能转移给高压空气。在此背景下,提
7、出燃气加热高压空气的气-气换热器的研燃气侧Th/K1020750600458.12究方案,为实用的高温高压换热器设计提供参考空气侧Tc/K850613.28476.88300数据与依据。中高温段采用钠、钾热管,3层50目和3层2换热器的设计计算150目不锈钢丝网组成的复合吸液芯;中温段采用汞、A导热姆热管,3层250目不锈钢丝网吸热管换热器主要是利用热管内工质的相变循[3]液芯结构;低温段采用重力式的热虹吸管结构。环,将热量从加热段传递到冷却段,所设计的高三个区域分别进行热力计算,确定各区域换热所温高压换热器可将1000K左右
8、的燃气作为热源将需热管个数,本文采用较廉价并且传热效率较高室温条件下的高压纯空气加热到850K左右。高的椭圆热管进行设计计算。首先,确定各区域换温热管换热器不同于一般的热管换热器,由于热热的总传热系数及对数平均温差,然后根据换热管管内工质蒸汽温度的不连续性,使得高温热管器的总
