液氢加注系统

简要介绍了新型液氢加注系统，为防止两相流，对原系统做了重大改进。根据试验结果，从理论上简要分析了这些改进的机理和效果。     

液氢加注系统竖直管道内Taylor气泡的行为特性

针对液氢加注系统竖直管道内气液两相流实验化困难的问题,运用建模仿真的方法建立了竖直管道内Taylor气泡的运动模型,对Taylor气泡的形成过程、大小以及充分发展的Taylor气泡上升速度进行了研究.采用VOF方法对气液两相的交界面进行追踪,并引入CSF模型对两相间的表面张力进行计算.仿真结果表明:Taylor气泡是由...     

运载火箭液氢液氧低温推进剂加注技术

介绍了运载火箭低温推进剂加注系统的特点，对加注技术中的主要问题作了回顾与评述，这些问题是，液氢系统的气体置换，预冷过程及控制，加注流量调节，加注过程中的两相流，加注过程中推进剂的温升和过冷推进剂，射前补加及控制。     

一种低温液氢加注阀的设计研究

提出了一种新型低温液氢加注阀门,该阀门用于氢能在存储和输运过程中的加注环节.针对低温阀门在工作过程中易出现漏热和残留液氢的问题,该阀门采用高真空绝热设计和上下阀杆分段设计的方式,可降低液氢因吸热气化导致的介质损耗,此外,阀杆分段设计还能够有效适应阀门内部结构因低温变形而产生的位置偏移量.阀门的加注枪和加注口采用内外圆筒...     

液氢加注系统氢气置换计算

为准确掌握火箭液氢加注系统氢气置换的具体参数,以火箭贮箱为研究对象,对液氢加注系统氢气置换过程进行数学建模,采用一元气体动力学方法计算得到氢气置换的次数、消耗量和充放气时间.通过分析计算不同放气终止压力对总时间的影响,建议将放气终止压力由0.11 MPa提高为0.14 MPa.     

日本运载火箭液氢地面贮存加注系统综述

阐述日本Ｈ－１和Ｈ－２火箭的液氢地面贮存加注系统。详细说明Ｈ－２吉信发射场上的发射和试车共用液氢贮存加注系统。着重介绍系统的组成、贮罐、氢再液化装置等的性能；对氢危险区的划分和对氢危险区各类设备及人员所采取的防爆、防火措施。     

液氢加注系统的气体置换方法探讨

液氢加注系统在加注前必须置换合格,可采用的置换方法有三种:抽真空、吹除、增压置换。结合液氢加注系统比较了三种方法的优缺点,并给出了气体置换的计算方法。对水分置换的方法进行了探讨,认为加热置换和抽真空是行之有效的方法。     

液氢温区冷氦增压系统试验研究

针对某型号火箭冷氦增压系统,建设了液氢温区冷氦增压系统试验平台,通过试验得到了冷氦气源压力和温度、冷氦加热器性能、模拟贮箱压力和温度的变化规律.结果表明:低温制冷机组配合高压低温换热贮罐可以真实模拟箭上的冷氦气源;根据对增压过程中贮箱压力的分析表明排气方式可以真实模拟箭上推进剂消耗过程中贮箱压力的变化情况;另外,试验中压力信号器、电磁阀和贮箱工作正常,验证了火箭冷氦增压系统的可靠性.     

低温加注阀关闭状态确认试验研究

为验证采用传感器监测加注阀入口容腔压力对加注阀关闭状态判断的可行性,建立了低温加注阀关闭状态确认试验系统。研究加注阀无泄漏和加注阀预制泄漏通道两种状态下通过孔板模拟加注连接器顶杆中心小孔排放后加注阀入口容腔压力变化及连接器脱落前后加注阀泄漏量的变化,开展了加注阀关闭状态确认方法原理性试验和数值仿真研究。研究结果表明:加注阀无泄漏和存在泄漏时从压力传感器能明显监测到压力变化,且连接器脱落前后泄漏量变化较大,数值仿真结果与试验结果吻合较好。     

液氢用低温复合多层绝热材料的传热特性研究

基于液氢高效储运对低温绝热的需求,将液氢温区复合多层绝热材料(包含泡沫材料与多层绝热材料)作为研究对象,通过Layer-by-Layer模型构建复合多层绝热材料层间温度分布数值模型,分析了热通量随热边界温度、真空度与总层数变化规律。结果表明,热通量随着热边界温度的升高而增大,靠近冷边界区域的多层绝热材料承担了主要的绝热功能。随后对不同组合模式改变真空度下传热特性进行分析,发现相较于多层绝热材料,添加泡沫材料热通量减少20.76%。此外,复合多层绝热材料中多层绝热材料总层数的增加可以有效抑制热通量增加,综合考虑性能成本,在总层数为50层时抑制效果达到最佳,此时热通量为0.537 7 W/m²。     

仲氢转化对液氢无损储存的影响研究

针对液氢无损储存(不放空)模型,将仲氢转化制冷技术与之相结合,建立转化过程的无损储存数学物理方程,进行仲氢转化制冷对液氢无损储存的影响分析,分析了储罐压力和初始充满率等因素的影响。结果表明,仲氢转化制冷技术对于延长液氢无损储存时间是有效的,延长率达到18%。     

基于Borda序值法的汽车制动缺陷风险排序

风险评估矩阵是汽车产品缺陷风险分析的常用工具。针对矩阵法在缺陷风险评价中因风险结而无法区分同一等级多个风险形式的问题,提出以Borda序值法进行排序。通过对制动系统缺陷召回案例进行统计,提出8种制动踏板典型缺陷形式,通过风险矩阵分析法进行风险等级划分。对风险等级同为“高”的7个缺陷形式,通过计算Borda序数值进一步分为3个等级,减少风险矩阵中风险结的数量,更有效的比较不同缺陷形式的风险大小。     

胶氢制备技术研究

根据胶氢动力学稳定条件,推导出胶凝剂颗粒尺寸与密度的函数关系,并给出不同浓度下,液氢能够成胶的颗粒临界尺寸。从聚集稳定性出发,以颗粒与氢分子相互作用关系解释了胶氢成胶能够实现及其稳定相对较弱的原因。进行了胶氮、胶氢制备实验,但结果不是很理想。通过分析,原因在于低温密封条件下的高速搅拌目前难以实现,凝胶剂颗粒过大,超过能够形成胶体的直径要求。     

乳化液膜法脱除乙二醇中H_2S的研究

采用乳化液膜法对含H2S的乙二醇溶液进行脱硫研究.膜相由膜溶剂煤油、表面活性剂、流动载体乙二胺、膜稳定剂液体石蜡组成;内相试剂为NaOH.考察了传质时间、表面活性剂的种类及浓度、流动载体浓度、内相NaOH浓度、膜溶剂与内相试剂之比、乳化液与外相溶液之比、乙二醇溶液的初始硫含量以及传质搅拌速率对H2S脱除率的影响.试验结果表明,乳化液膜法用于含硫乙二醇溶液的脱硫是可行的,H2S脱除率可达到98%以上.     

气枕压力对液氢贮箱热分层的影响规律

采用CFD技术,对不同气枕压力下液氢贮箱内部物理场进行数值模拟,选择Boussinesq模型解决浮升力的影响.研究表明:气枕压力会对贮箱内部温度场与速度场产生重要影响.箱内流场随气枕压力的增大而明显减弱;气枕压力越大,贮箱顶部与底部区液氢温度越高,而压力对中部区液氢温度的影响随时间发生变化;在近壁区,热边界层厚度及温度分布受气枕压力影响较弱; 边界层速度最大值及出现位置均随气枕压力的升高而降低.     

Experimental study of cryogenic liquid turbine expander with closed-loop liquefied nitrogen system

A cryogenic liquid turbine expander is developed as a replacement for traditional Joule–Thomson valves used in the cryogenic systems for the purpose of energy saving. An experimental study was conducted to evaluate the performance of the turbine expander and is the subject of this paper. The test rig comprises a closed-loop liquefied nitrogen system, cryogenic liquid turbine expander unit, and its auxiliary and measuring systems. The test operating parameters of the turbine expander are determined on the basis of flow similarity rules. Pre-cooling of the liquid nitrogen system is first performed, and then the tests are conducted at different flow rates and speed ratios. The turbine expander flow rate, inlet and outlet pressure and temperature, rotational speed and shaft torque were measured. Experimental results and their uncertainties were analyzed and discussed. The following are demonstrated: (1) For both test cases, turbine expander peak isentropic efficiency is respectively 78.8% and 68.4% obtained at 89.6% and 92% of the design flow rate. The large uncertainties in isentropic efficiency are caused by the large enthalpy variations subjected to small measurement uncertainties in temperature and pressure. (2) Total efficiency and hydraulic efficiency of the turbine expander are obtained. They are essentially the same, since both include flow-related effects and also bearing losses. Comparisons of total efficiency and hydraulic efficiency were used to justify measurement uncertainties of different quantities, since the former involves the measured mass flow rate and enthalpy drop (being dependant on inlet and outlet temperature and pressure), while the latter involves the actual shaft power, volume flow rate, and inlet and outlet pressure. (3) Losses in flow passages and the shaft-bearing system have been inferred based on the measured turbine expander total efficiency, isentropic efficiency, and mechanical efficiency, which are respectively 57.6–74.8%, 62.1–78.8% and 89.5–96.4%. Uncertainty analysis is conducted for experimental isentropic efficiency, hydraulic efficiency, and total efficiency. The hydraulic efficiency seems to be the best measure for assessing the performance of cryogenic liquid turbine expander. (4) Isentropic efficiency versus speed ratio is obtained from the experimental data. The experimental isentropic efficiency increases with the speed ratio, and it reaches 78.8% at the largest experimental speed ratio. A higher efficiency would be achieved if the speed ratio could reach a larger value. This provides some guidance for an optimal operation of the turbine expander in the future.     

竖直管路内流动液氢条件中弹状氢气泡运动速度

低温加注系统中的弹状流可能引发各种非稳现象,造成低温液氢传输管路的破坏.针对垂直管路内气液两相流实验化困难的问题,运用建模仿真的方法建立了竖直管路中弹状流气泡的运动模型,模拟了弹状氢气泡在流动液氢中的上升过程,并对其运动速度进行了研究.仿真结果表明:弹状氢气泡在流动液氢中运动时,其速度模型中的速度系数与流体的速度有关,...