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集成热力学排气系统的蒸气冷却屏对液氢储罐自增压过程的影响
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作者 李科 朱顺 +1 位作者 文键 王斯民 《中南大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第7期2953-2965,共13页
为进一步提升液氢储罐的绝热性能,首先,将氢气在热力学排气系统(TVS)释放冷量后,再将其引入真空多层绝热结构中的蒸气冷却屏(VCS),吸收从外部进入绝热结构的热量,从而形成冷遮挡;其次,利用MATLAB构建了真空多层绝热液氢储罐的自增压模型... 为进一步提升液氢储罐的绝热性能,首先,将氢气在热力学排气系统(TVS)释放冷量后,再将其引入真空多层绝热结构中的蒸气冷却屏(VCS),吸收从外部进入绝热结构的热量,从而形成冷遮挡;其次,利用MATLAB构建了真空多层绝热液氢储罐的自增压模型,包括了耦合热力学排气系统冷量源项的流体域传热传质模型和耦合蒸气冷却屏冷量源项的多层绝热结构导热模型;再次,研究了抽液氢或抽气氢时热力学排气系统、蒸气冷却屏、热力学排气系统串联蒸气冷却屏(VCST)对储罐休眠期的影响,休眠期由所定义的量纲一休眠期延长因子η_(d)表征;最后,讨论了储存过程中漏热热流密度以及TVS、VCS和VCST的吸热功率。研究结果表明:在抽液氢时,采用VCS或VCST时,使η_(d)最大化的蒸气冷却屏量纲一位置ld(表征了蒸气冷却屏在多层绝热结构中的位置)分别为0.400和0.489,对应的最大η_(d)分别为0.2237和0.3087;在蒸气冷却屏的基础上引入热力学排气系统,使η_(d)增大了38.00%。但抽气氢时,采用VCST相比于采用VCS时的η_(d)增加幅度非常小,额外添加TVS几乎不起作用。 展开更多
关键词 热力学排气系统 蒸气冷却屏 自增压 休眠期 传热传质模型 导热模型
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低温贮箱热力学排气系统两相换热器参数分析
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作者 朱仁烁 刘欣 杨勇 《低温工程》 北大核心 2025年第2期96-102,共7页
为提升热力学排气系统(TVS)的控压性能,建立了两相换热器的数值模型,分析了两相换热器管长和内外管直径对吸冷量、出口干度和出口温度的影响,提出了两相换热器进一步优化设计的目标和方向。研究表明:两相换热器的设计应该兼顾排气冷量... 为提升热力学排气系统(TVS)的控压性能,建立了两相换热器的数值模型,分析了两相换热器管长和内外管直径对吸冷量、出口干度和出口温度的影响,提出了两相换热器进一步优化设计的目标和方向。研究表明:两相换热器的设计应该兼顾排气冷量的利用以及循环流体的降温降压效果,以内管循环流体吸冷量作为优化目标;换热过程中,内管对流传热系数远大于外管对流传热系数,强化外管对流换热对增强换热贡献更大;延长管长和改变内外管径均能改善外管冷却流体冷量的利用,且改变内管直径的综合效果最好。 展开更多
关键词 热力学排气系统 两相换热器 参数分析
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低温贮箱热力学排气系统建模及仿真分析 被引量:3
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作者 张晓屿 张少华 +1 位作者 潘瑶 刘欣 《导弹与航天运载技术》 CSCD 北大核心 2018年第4期51-55,共5页
针对低温推进剂在轨贮箱蒸发量控制问题,建立低温贮箱热力学排气系统自增压和压力控制仿真模型,综合考虑贮箱封头气枕壁面模型、贮箱柱段气枕壁面模型、贮箱液体壁面模型、液相模型、环境模型、气液界面模型、气枕模型以及贮箱壁面液相... 针对低温推进剂在轨贮箱蒸发量控制问题,建立低温贮箱热力学排气系统自增压和压力控制仿真模型,综合考虑贮箱封头气枕壁面模型、贮箱柱段气枕壁面模型、贮箱液体壁面模型、液相模型、环境模型、气液界面模型、气枕模型以及贮箱壁面液相-气枕壁面液膜模型等仿真模型,模型包含固体节点、气枕节点以及液体推进剂节点,通过对热力学排气系统J-T排气阀、换热器以及排气系统的耦合计算可得到相应的仿真数据。通过对NASA MHTB试验平台50%充灌率的试验进行仿真计算,结果表明,整个热力学排气系统运行过程的仿真数据与美国MHTB试验平台数据相吻合,可为低温推进剂在轨贮存仿真计算提供支撑。 展开更多
关键词 低温推进剂 热力学排气系统 仿真模型
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液氢贮箱热力学排气系统建模及控压特性 被引量:7
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作者 汪彬 王天祥 +2 位作者 黄永华 吴静怡 雷刚 《化工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第S2期20-25,共6页
以低温推进剂液氢贮箱压力控制为目标,建立了热力学排气系统(TVS)和贮箱内流体流动及气液相变过程的数学模型。以18.09m^3液氢贮箱在地面工况充注率75%、漏热量0.76 W·m^(-2)为例,计算了贮箱自增压过程及开启TVS后对贮箱压力控制... 以低温推进剂液氢贮箱压力控制为目标,建立了热力学排气系统(TVS)和贮箱内流体流动及气液相变过程的数学模型。以18.09m^3液氢贮箱在地面工况充注率75%、漏热量0.76 W·m^(-2)为例,计算了贮箱自增压过程及开启TVS后对贮箱压力控制的效果。结果表明,气枕升压速率远大于液体温度对应的饱和压力的升压速率;TVS运行后可将贮箱压力有效地控制在165.5~172.4kPa范围内。对比了混合与排气两种不同运行模式下贮箱气枕的升降压特性,发现排气模式下的气枕降压速率为混合模式的7倍,升压速率为混合模式的95%。同时还分析了贮箱内液体的温度变化规律。 展开更多
关键词 液氢贮箱 热力学排气系统 压力控制 仿真分析
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热力学排气系统中节流效应及其冷量利用分析 被引量:6
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作者 任建华 谢福寿 +1 位作者 王磊 厉彦忠 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第4期490-498,共9页
为更好地理解热力学排气系统(TVS)的运行机理,优化其运行参数,针对节流装置,建立了热力学模型,讨论了节流过程中状态参数的变化规律,对比了单相气体、单相液体节流的性能特性,进一步揭示了焦汤节流效应的原理,分析了不同节流背压下节流... 为更好地理解热力学排气系统(TVS)的运行机理,优化其运行参数,针对节流装置,建立了热力学模型,讨论了节流过程中状态参数的变化规律,对比了单相气体、单相液体节流的性能特性,进一步揭示了焦汤节流效应的原理,分析了不同节流背压下节流前低温工质(液氢和液氧)压力和温度对节流性能的影响,并结合TVS实际应用,阐述了节流最大制冷量的利用效果,提出了优化的TVS工作区间。研究表明:在节流过程不发生相变情况下单相气体节流制冷效应要比单相液体节流制冷效应更加显著;而在节流过程发生相变情况下液体节流至两相后,由于空化吸热导致流体温度降低,对于液氢,0.5MPa的压降可产生接近3 K的温降。对于液体节流,节流前压力对节流过程影响可忽略,而节流前温度和节流背压对节流过程起主导作用;对于液氢在在轨运行工况下,考虑到节流制冷量的充分利用,同时保证换热过程体积含气率不高于90%,推荐TVS系统中节流背压范围为75~143 kPa。 展开更多
关键词 流体热管理 热力学排气系统(TVS) 节流效应 热力学分析 制冷量
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热力学排气系统对液氮贮箱控压特性的影响分析 被引量:3
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作者 周振君 刘欣 +1 位作者 张少华 王思峰 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第5期599-607,共9页
为研究热力学排气系统(TVS)对低温推进剂贮箱控压特性的影响,搭建了液氮热力学排气技术控压试验平台,开展了混合模式和并行模式下的低温贮箱控压试验,研究了不同控压区间气枕压力及液相温度的变化规律,对并行模式过程中节流特性以及节... 为研究热力学排气系统(TVS)对低温推进剂贮箱控压特性的影响,搭建了液氮热力学排气技术控压试验平台,开展了混合模式和并行模式下的低温贮箱控压试验,研究了不同控压区间气枕压力及液相温度的变化规律,对并行模式过程中节流特性以及节流制冷量的输入对液相温度变化的影响进行了分析。试验结果表明,在混合模式中由于外部漏热和气枕压力的影响,液相温度呈波浪式上升趋势;在并行模式中,在节流制冷量输入和外部漏热的共同作用下,液相温度停止上升转而下降;在两种模式运行中,液相温度在较高的控压区间比较低的区间变化率大;理论模型能够较好反映试验测试结果,模拟分析得到的液相温度变化率与试验结果基本一致。 展开更多
关键词 压力控制 热力学排气系统(TVS) 液相温度 气枕压力
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低温节流阀流动过程数值模拟和实验研究 被引量:1
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作者 肖润锋 田桂 +2 位作者 陈良 侯予 陈双涛 《低温工程》 CAS CSCD 北大核心 2022年第1期68-72,共5页
对弯折型、旋转型两种节流阀进行数值模拟,研究不同工质下节流阀的温降以及流量特性,结果发现与液氮与液氧相比,甲烷在节流阀内的空化更为严重,汽相出现的较早,汽液分布较为混乱。搭建低温节流阀流动换热实验台,以液氮和甲烷为实验工质... 对弯折型、旋转型两种节流阀进行数值模拟,研究不同工质下节流阀的温降以及流量特性,结果发现与液氮与液氧相比,甲烷在节流阀内的空化更为严重,汽相出现的较早,汽液分布较为混乱。搭建低温节流阀流动换热实验台,以液氮和甲烷为实验工质研究不同工况下的节流阀的流动特性,将进口过冷度作为影响因素提出新的质量流量关联式,可以准确预测节流阀内液氮、甲烷的质量流量,所得结果与实验偏差小于20%。 展开更多
关键词 低温节流阀 热力学排气系统 低温空化
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节流前过冷度和压力对液氮节流特性的影响
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作者 赵芷慧 李鹏 +3 位作者 吴栋梁 张宏彬 孙培杰 黄永华 《化工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第S01期106-112,共7页
节流在普冷领域应用广泛。其在基于林德循环、克劳德循环等低温液化循环、焦汤氦制冷系统、低温推进剂热力排气系统中也都有涉及。为了深入揭示低温流体相比室温气体的节流特殊性,设计并搭建了一套低温流体气液两相节流可视化试验系统... 节流在普冷领域应用广泛。其在基于林德循环、克劳德循环等低温液化循环、焦汤氦制冷系统、低温推进剂热力排气系统中也都有涉及。为了深入揭示低温流体相比室温气体的节流特殊性,设计并搭建了一套低温流体气液两相节流可视化试验系统。针对渐缩渐扩管型的节流元件,分析了节流前过冷度和压力对液氮节流特性的影响。研究表明:节流前压力一定,节流后温降及气相质量分数随节流前过冷度增加而增加;节流前过冷度一定,节流后温降及气相质量分数随节流前压力增大而增大;增大节流前压力,减小节流前过冷度,会减少节流后流体的单位质量制冷量。 展开更多
关键词 节流 过冷度 可视化 低温助推剂 热力学排气系统
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