S型管内超临界航空煤油的裂解与结焦研究

再生主动冷却是超燃冲压发动机热防护的关键技术之一。为了探究冷却通道中弯管结构产生的二次流对碳氢燃料裂解与结焦特性的影响,使用S型圆管实验段进行了RP-3航空煤油超临界裂解结焦实验。重点考察了沿程壁温、产气率、气相产物分布以及S型管结焦沿程分布特征。实验结果表明：由于S型管的结构特点,沿程壁温和结焦分布均呈现出与直管相迥异的特征。在两个弯道区域,离心力产生的二次流加剧湍流混合,强化了局部换热,导致壁温下降。结焦率在弯道结构处出现小幅度局部峰值,在出口温度为700℃时,第二个弯道处平均结焦率比中间直管段提高了101%~170%。这可能与弯道处对应的局部高温、输运作用增强和局部摩擦阻力的增大三者综合作用有关。此外,还发现S型管产气率比直管更高,在出口温度为700℃时提高了10.2%~14.9%。可能是弯管处内侧壁面附近的燃料受局部高温影响,裂解反应加剧,产气率增加。而S型管的特殊结构对裂解的反应路径无明显影响,因此气相产物分布与直管并无明显差异。     

苯高温高压下流体密度的在线测量

根据流动连续性方程和伯努利方程,建立了一种流体高温密度和气相压缩因子测量新方法。通过测量流体冷态质量流量和节流孔板前后压差,实现了流体密度的在线测量。根据仪器精度,得出密度测量不确定度为±2.84%,苯的测量值与Supertrapp软件获得的参考密度之间的偏差为-1%~4%。通过压力5MPa下的三次平行实验,得出该方法测量苯密度的最大偏差为±0.7%;实验测量了不同温度(338~982K)和不同压力(1~5MPa)下苯的密度,同时计算得到气相压缩因子。实验结果表明:本方法可实现高温高压下流体密度在线测量,具有很好的准确性和重复性。