低温推进剂管网系统中盲支管充填过程压力演化的模拟与水击特性研究

低温推进剂管路充填过程可能发生剧烈的水击破坏,其形成机制、演化规律与常温水击差异显著。建立了低温液体充填常温管路压力演化的数值仿真模型,可实现大温差传热、气液掺混、流体相变等耦合计算,得到低温充填水击两相流态分布、热质转化与管内瞬变压力,探明了低温充填水击压力峰值的形成机制。低温充填水击时存在气相压缩、冷凝水击、振荡衰减及稳定蒸发等四个阶段,导致低温充填水击压力峰值有两个因素:液体惯性截止的反流作用和气体冷凝的水击作用,其中气体冷凝作用占主导。与常温充填水击相比,低温液体气液相变导致充填管路水击压力更高,压力衰减更快。如果忽略气液相变,管内氮气在液氮惯性冲击下被压缩,液氮动能逐步释放,以较低的加速度(354 m/s^(2))发生液氮冲击盲管末端,冲击压力值较低;如果气体冷凝作用显著,液氮充填过程管内氮气基本液化,失去了对高速液氮流的缓冲,导致液氮发生剧烈的流动截止现象,加速度可达1 102 m/s^(2),冲击压力值增大。当低温液体贮箱压力为0.2 MPa时,低温充填过程盲管末端最高压力值达0.843 MPa。

储能的低温空气分离系统热力学与经济性分析

为探索低温空气分离系统(ASU)进行电力需求错峰运行的可行性,将传统空气分离技术与液态空气储能技术(LAES)结合,在谷电期先将富余空气压缩、液化、储存,在峰电期将液态空气作为精馏原料补充到精馏塔,以提高谷时压缩用电负荷、降低峰时压缩用电负荷。与传统空气分离系统相比,氧气产品的标准状态体积流量为10165m^(3)/h的低温空气分离储能系统(ASU-LAES)可将压缩能耗的20%由电网高峰时段转移到低谷时段,年度用电成本可减少1.3%~6.8%。ASU-LAES系统的制氧单位压缩能耗为0.349kW·h/m^(3),设备投资成本为4034.8万元,动态回收期为4.6~5.2a。ASU-LAES方案可缓解电网高峰负荷用电压力,充分利用峰谷分时电价政策优势,可创造良好的经济效益。

储能式低温空分系统热力学与经济性分析

低温空气分离设备是大型化工系统的高耗能环节,若与液态空气储能技术相结合,可有效平衡电网峰谷负荷,显著提高系统的经济效益。提出了一种储能式低温空分系统(ASU-ESG),利用谷电制取液态空气并储存,在峰电期内液态空气膨胀发电并参与低温精馏。此方案可有效降低系统在用电峰时的压缩负荷和电力成本,改善空分装置的负荷调节能力。研究结果表明,空气处理量为60000 m^(3)/h的ASU-ESG系统的日均制氧压缩功比功耗为0.378 kW·h/m^(3),储能和释能过程氧提取率分别为89.46%和93.71%。相比常规ASU系统,该系统的谷时压缩负荷提高了28%,峰时压缩负荷降低了20%,可节约年度用电成本5.72%~6.88%,动态回收期仅为3.3~4.3年,全生命周期净现值可达(19714.6~28074.7)万元。本系统可平衡电网峰谷波动,并利用电价差显著提高系统的经济效益。

小型低温透平制冷机中电动机和发电机的应用

介绍了低温领域中小型透平制冷机应用的电动机和发电机 ,列举了四种主要的应用型式 ,即 :小型制冷机中应用电机驱动压缩机 ;透平膨胀机中采用发电机制动 ;发电机吸收同轴膨胀机增压机功差以及电动机发电机两用电机。同时探讨了微型制冷机领域对低温电机的特殊要求及其发展方向。

吸附制冷工质对的有效扩散系数测定及其分析

采用非稳态热重法测定了吸附制冷工质对 13X H2 O的有效扩散系数。测量范围是 :温度 5 0～ 2 5 0℃ ,压力0 6～ 3.5kPa。实验数据表明 ,压力和吸附量在测量范围内对有效扩散系数的影响很小 ,可近似折算于有效扩散系数与温度的依赖关系———Arrhenius方程中。水分子的表面扩散是颗粒内扩散的主要控制因素。

喷液在制冷系统中的应用

本文对喷液在制冷系统中的应用进行了总结分析,综述了国内外已有的研究成果。以压缩机动态数学模型和换热模型为基础,详细阐述了喷射气态制冷剂和喷射液态制冷剂两种应用方式和作用,分析了压缩机转速、喷射压力和喷角等因素对喷液的影响。

间接制冷系统中除霜、能耗及温室效应的比较

本文主要介绍间接制冷系统的流程原理,阐述了三种不同的除霜方式:暖液除霜、电加热除霜及热气除霜,并对在间接制冷系统中普遍应用的暖液除霜和电加热除霜进行了比较分析,结果表明暖液除霜更为高效。最后比较了直接制冷系统与间接制冷系统的能耗和温室效应影响,发现间接制冷系统的能耗更小,温室效应影响更低,对节能和环保有利。

空气制冷机微机动态测试系统及分析软件的开发

针对空气制冷机系统实验台的特点 ,设计了一套微机动态测试系统及数据分析、处理软件 ,可方便快捷地对空气制冷机系统的机械性能。

汽车空调两级制冷系统与常规制冷系统的性能对比试验

介绍了在同一车室环境下对两级制冷系统与常规制冷系统所进行的试验测试,并对试验数据进行了分析,结果表明两级制冷系统在效率及制冷能力方面均优于常规制冷系统。

适合HFC制冷系统的润滑方法

现在的HFC制冷系统的合成润滑油存在稳定性差、易引起堵塞、价格昂贵等问题，因而系统需要更完善的润滑方法。本文介绍了几种适合HFC制冷系统的润滑方法和原理，往润滑油中加入添加剂可以改善润滑性能、增强润滑油的稳定性、提高抗污染能力；采用新型润滑油，是一种很有前途的提高润滑油性能的有效方法；对HFC系统进行适当的改进后，矿物油和烷基苯类油也可以应用在HFC系统中。

运载火箭低温输送系统间歇泉特性及抑制方案探究

为研究重型运载火箭液氧管道中的间歇泉现象并设计有效的抑制方法,调研分析了不同领域中间歇泉的研究现状及低温领域间歇泉的特点。揭示了低温推进剂管道中间歇泉的动态特性和产生机理,提出了重型运载火箭间歇泉抑制方法。研究表明:1)低温领域发生间歇泉的管道结构参数、热流输入方式、液体性质与其他领域相比有较大不同;2)减压沸腾是间歇泉产生的主要原因,弹状气泡不是低温管道中产生间歇泉的必要条件;3)间歇泉过程中会出现剧烈的压力降低和突增现象,在恶劣工况下压力波动可达兆帕量级;4)根据重型火箭的管路布局方式,可选择氦气注入或者外界热流引起循环流动的方法来抑制间歇泉。

第17届国际低温工程会议简介

由国际低温工程委员会(ICEC)和国际制冷学会(IIR)支持的1998年第17届国际低温工程会议(ICEC 17)于1998年7月14日至17日在英国南部海滨城市布恩茅斯召开。与会约340人。会中有14篇特邀报告,95篇分会场报告,155篇张贴展示论文。会上有56家公司作现场展示。会议的学术报告分三部分,即制冷,超导,低温系统和低温装置。

基于空气制冷系统的高密度冷库降温-维持工况仿真计算特性分析

为合理规划高密度冷库设计及送风条件,以空气制冷系统特性结果为输入参数,将送风管路、冷库和回风管路耦合,采用CFD软件构建流动换热三维数值模型,对夏季降温-维持工况下的冷库内的传热过程进行非稳态求解,计算结果表明,13 min左右,冷库内大部分截面的温度达到了降温目标温度-18℃;大约在15 min左右,冷库内全部截面的温度达到了-18℃;货物温度也达到了-18℃,并维持在-18℃。在维持工况,冷库内全部截面的温度及货物温度波动较小,精度和温度均匀性可以达到±1℃,说明高密度冷库采用孔板送风的形式,在内部货物密度达到0.52时,其降温速率依然可以保持在较高的水平,温度均匀性也可满足冷库高精度的要求。

R410A与R404A制冷系统过冷应用分析

R4 10A与R4 0 4A都有较低的临界温度。因此 ,当冷凝温度升高时 ,系统的制冷量与能效比都显著地减少。不论通过外部循环过冷或经济器过冷 ,都可显著地提高制冷能力和性能系数COP。本文对蒸发温度为 - 4 0℃和 +

火箭升空大热流下低温贮箱热分层仿真研究

为揭示运载火箭裸壁贮箱内低温推进剂的温度场分布,建立了涵盖流体区与固壁区的耦合仿真模型,实现了地面预增压、升空气动加热、升空增压排液过程的连续预示,对比研究了贮箱侧壁是否绝热对箱内热分层与增压规律的影响。结果表明:预增压阶段的增压效果与箱内气枕区的热力学状态密切相关,延长预增压过程有利于减弱后期压力衰减幅度;裸壁贮箱升空阶段的气动加热会产生强烈的自然对流与热分层,影响液氧温度品质,箱内液氧最高温度可超过93 K;贮箱采用发泡绝热后可显著减弱升空气动热对箱内低温推进剂温度品质的影响。研究工作可为未来火箭低温贮箱的绝热方案设计提供指导。

低温推进剂在轨加注技术与方案研究综述

为了探究适用于低温推进剂在轨加注的相关技术与方案,通过文献调研与对比分析,介绍国内外在轨加注技术的研究现状,梳理低温推进剂在轨加注的关键技术,研究现有加注技术与方案对低温推进剂的适用性,并提出我国开展相关研究的思路与方向。研究表明:1)气液分离、蒸发量控制、质量测量和流体驱动循环等技术是直接影响推进剂在轨加注系统结构与加注性能的关键技术;2)低温推进剂具有沸点低、表面张力小等特殊性,对气液分离、系统热防护等技术的性能要求更高;3)表面张力式气液分离、纤维镜或射频质量检测、多层隔热材料、热力学排气系统(TVS)以及无排气加注等先进技术方案对低温流体和微重力环境均具有更好的适用性,将成为实现低温推进剂在轨加注的关键突破口。

碳氢化合物在制冷工质替代过程中的应用

氟利昂类物质由于会破坏臭氧层并产生温室效应而被限制使用,并规定了禁用年限,因而寻找一种对环境不产生危害的环保制冷剂就成为了制冷行业的当务之急。碳氢化合物类制冷剂如丙烷(HC290)、丁烷(HC600)、异丁烷(HC600a)等ODP值为零,GWP值很小,具有很好的热力学特性,且为天然物质,因此是一种很好的氯氟烃制冷剂替代物。为此,分析了常用碳氢化合物制冷工质的物性、热力学特性、循环特性,并与二氟一氯甲烷(CFC12)、二氟二氯甲烷(HCFC22)和四氟乙烷(HFC134a)等氯氟烃制冷工质作了对比分析,总结了它们在制冷空调等领域的应用和研究现状,并对其可燃性和在制冷行业的应用前景进行了分析。

天然气冷热电三联产系统的应用分析

随着我国西气东输工程靖边—上海段管线于 2 0 0 3年 10月 1日向上海供气 ,天然气开始进入我国经济发达的东部地区 ,如何有效地利用西部天然气是一个至关重要的问题。为此介绍了具有很高的一次能源利用率的天然气冷热电三联产系统及其运行方式 ,还介绍了天然气冷—热—电联产系统在国外的应用情况 ,指出冷热电三联产系统是中国“西气东输”工程中应用天然气的理想方式 ,并具有很好的应用前景。

低温推进剂空间管理技术研究进展与展望

本文介绍了低温推进剂的性能优势与空间管理挑战,梳理了低温流体空间管理(CFM)技术特征及其研究现状,建议按照重力依赖型与重力无关型分类开展技术成熟度提升研究。调研了美国逾半个世纪的CFM技术搭载实验研究历程,分析了各类平台的工作特性与性能优势。基于我国航天发展现状与未来需求,探析了我国开展CFM技术攻关、飞行搭载实验的可行方案。建议在我国载人空间站规划舱内低温技术实验柜与舱外暴露平台实验模块,加速我国CFM技术向工程应用的转化。