[發(fā)明專利]一種適用于流動型流體定壓比熱容測定的實驗裝置

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200910238383.5
• 申請日: 2009-12-03
• 公開（公告）號: CN101793850A
• 公開（公告）日: 2010-08-04
• 發(fā)明（設計）人: 聞潔;鄧宏武;徐國強;陶智;朱錕;王英杰
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: G01N25/20
• 分類號: G01N25/20
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發(fā)明涉及一種適用于流動型高壓流體定壓比熱容測定的實驗設備，具體涉及基于工程熱力學能量守恒定律來測定流動狀態(tài)下0-7MPa壓力下流體的定壓比熱容。

背景技術

隨著航空發(fā)動機渦輪前溫度和壓氣機增壓比的提高，從壓氣機后級引出的冷卻空氣溫度也逐漸提高，這將導致冷卻氣體的冷卻品質降低，給發(fā)動機熱端部件的冷卻帶來極大的挑戰(zhàn)。在冷氣用量和冷卻結構在短時間內無法大幅改變的情況下，利用航空燃料的高熱沉對冷卻氣體進行冷卻，降低冷卻氣體的溫度，不僅可以提高冷卻氣體的冷卻品質，同時，還有利于航空燃料的霧化和燃燒，帶來了較大的有效利用空間。但是，超臨界壓力下航空煤油會出現(xiàn)同常壓下不同的熱物性特點，且各種油品間成分的差異，國內外缺乏航空煤油RP-3的定壓比熱容實驗數(shù)據，不利于這一新型冷卻方式的研究、應用。國內外一些研究機構利用靜態(tài)實驗設備測量流體的定壓比熱容，但是在靜態(tài)條件下，一定質量的煤油在測試設備中的駐留時間較長，測量結果中包括煤油組分發(fā)生化學變化所吸收(或放出)的熱量，無法較好的模擬航空煤油在發(fā)動機內部短駐留時間的真實流動狀態(tài)。同時，航空煤油在高溫條件下，較長的駐留時間會對煤油組成成份造成不可逆的變化，影響“下游”測試點的測量結果。測量過程中對流換熱熱損失以及輻射熱損失較大，測量數(shù)據存在較大的誤差。

因此，利用流動性高壓液體定壓比熱容測定裝置來實驗測定液體定壓比熱容，可以真實的模擬航空煤油在發(fā)動機內部短駐留時間的流動情況，同時，實驗段在真空腔中，并且采用四層高表面發(fā)射率的遮熱屏，可以有效降低對流和輻射熱損失，實驗數(shù)據誤差較小，這一實驗設備對新型冷卻方式研究提供有力幫助，也為0-7MPa壓力下液體比熱容的準確實驗測定，提供了實驗設備。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的是提供一種適用于0-7MPa壓力下流動型液體定壓比熱容測定的實驗設備，通過內部抽取真空，并在真空腔內部設置遮熱屏，可以有效減小實驗過程中的對流換熱熱損失和輻射熱損失，以便獲得準確的定壓比熱容實驗數(shù)據，提供設計、

由《工程熱力學》中關于定壓比熱容的定義可知，定壓力下，1Kg物質溫度升高(或降低)1K(或1℃)所吸收(或放出)的熱量，單位為J/(Kg·K)，稱為定壓比熱容。該實驗設備是根據能量守恒定律，在較小的進出口溫差下，對流動液體進行加熱，得到液體吸收的熱量和實驗進出口液體溫差，利用公式CP=Qm·(Tout-Tin)]]>得到液體在進出口溫度范圍內的近似定壓比熱容。在實驗過程中無法精確保證進出口溫差1K，所以獲得的實驗數(shù)據是近似真實比熱容。

本申請發(fā)明了一種適用于流動型流體定壓比熱容測定的實驗裝置，包括真空腔、加熱部分和測量部分，真空腔包括真空腔外殼(1)、低溫法蘭(3)、高溫法蘭(4)，加熱部分包括實驗加熱管(5)和加熱銅柱(6)，其特征在于：待測流體由不銹鋼管(5)低溫端進入實驗段，在實驗加熱管(6)兩端約10mm處各銀焊焊接一個加熱銅柱(6)，由穩(wěn)壓直流電源供電，利用不銹鋼管自身的管電阻進行電加熱，由高溫端流出實驗段，測量部分包括流體壓力測量裝置、加熱管電加熱功率測量裝置、流體流量測量裝置和流體實驗段進出口溫度測量裝置，實驗段位于真空腔內部，加熱引線、數(shù)據采引線從真空腔外殼兩端壁面的導引線孔(2)中引出，并利用帶孔螺栓壓緊，將加熱管低溫端從低溫法蘭(3)中心孔伸出，真空腔的空氣從抽氣孔10中抽出形成真空，遮熱屏(12)由真空腔兩端的定位板9進行定位。