基于液氮预冷的20 K低温氦气循环系统设计

在低温氦气循环系统设计中,为循环提供动力的方式一般包括常温压缩机和低温离心风机两种。低温离心风机提供循环动力时,工况难以预测;常温压缩机提供循环动力时,换热损失较大。设计了基于液氮预冷的低温氦气循环系统,并对回热器、冷头换热器进行了详细的设计,测试了加热负载及循环质量流量对系统稳定运行时性能的影响。试验结果表明:在消耗电功率19.7 kW时,能提供质量流量为0.84 g/s,冷量为50 W@19.3 K的低温循环氦气,具有一定的工程实用性,对低温氦气循环系统的设计具有一定的参考意义。

预冷空气涡轮火箭发动机氦循环系统的参数特性

针对预冷空气涡轮火箭发动机(PATR)方案,建立氦循环系统数学模型,模型考虑组件结构特征、几何尺寸、工质物性等主要因素。数值计算表明:PATR的推力和比冲性能较优,模型可描述发动机氦循环热力过程,其中发动机余气系数是影响发动机推力、比冲的关键参数。提高氦循环系统最高设计压力和降低空气预冷器氦进口温度可有效降低压力损失和氦压气机功率,最高压力每增大1MPa,系统平均压力损失下降1.1%,氦压气机输入功率下降3.2%;空气预冷器氦进口温度每升高1K,系统平均压力损失上升0.086%,氦压气机输入功率升高2.3%。