[發明專利]碳氫燃料的加熱方法

有效

• 申請號: 201110455777.3
• 申請日: 2011-12-30
• 公開（公告）號: CN102425511A
• 公開（公告）日: 2012-04-25
• 發明（設計）人: 王振國;鐘戰;丁猛;張建強;李清廉;周進;劉衛東;梁劍寒;李大鵬;王翼;李慶
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍國防科學技術大學
• 主分類號: F02M31/16
• 分類號: F02M31/16
• 代理公司: 北京康信知識產權代理有限責任公司 11240
• 代理人: 吳貴明

1.一種碳氫燃料的加熱方法，其特征在于，包括如下步驟：

第一步：通過燃燒供能燃料產生高溫高壓燃氣；

第二步：將所述高溫高壓燃氣與待加熱的碳氫燃料進行持續的熱交換。

2.根據權利要求1所述的碳氫燃料的加熱方法，其特征在于，所述第二步在一個熱交換器中進行，且所述熱交換器內設有用于所述待加熱的碳氫燃料流過的交換管；

所述第二步包括如下階段：

第一階段：使所述高溫高壓燃氣不斷地流入所述熱交換器，并同時使所述待加熱的碳氫燃料不斷的流經所述交換管，所述待加熱的碳氫燃料和所述高溫高壓燃氣進行非穩態的熱交換；

第二階段：所述第一階段之后，所述待加熱的碳氫燃料與所述高溫高壓燃氣繼續進行熱交換以達到流動平衡與傳熱平衡。

3.根據權利要求2所述的碳氫燃料的加熱方法，其特征在于，在所述第一階段之前，先使所述高溫高壓燃氣不斷地流入所述熱交換器，以對所述熱交換器進行預熱；預熱完成后，再依次進行所述第一階段和所述第二階段的熱交換過程。

4.根據權利要求2所述的碳氫燃料的加熱方法，其特征在于，在所述第二階段的整個過程中，所述高溫高壓燃氣的質量流量和所述待加熱的碳氫燃料的質量流量之間的關系式如下：

其中，Mf為所述碳氫燃料的質量流量；Cp為所述碳氫燃料的定壓比熱；T1為所述碳氫燃料在熱交換之前的溫度；T2為加熱后的碳氫燃料的目標溫度；Mg為所述高溫高壓燃氣的質量流量；Cg為所述高溫高壓燃氣的定壓比熱；Tg1為所述高溫高壓燃氣沒有與所述碳氫燃料進行熱交換之前的溫度；Tg2為所述高溫高壓燃氣與所述碳氫燃料進行了熱交換之后的溫度。

5.根據權利要求2所述的碳氫燃料的加熱方法，其特征在于，所述高溫高壓燃氣的質量流量為所述待加熱的碳氫燃料的質量流量的3～8倍。

6.根據權利要求1所述的碳氫燃料的加熱方法，其特征在于，在所述第一步中，還需要加入氧化劑，且使所述第一步中的推進劑余氧系數在0.5～1.0之間。

7.根據權利要求6所述的碳氫燃料的加熱方法，其特征在于，所述氧化劑為氧氣或者空氣。

8.根據權利要求6所述的碳氫燃料的加熱方法，其特征在于，所述燃料為乙醇水溶液或者甲醇水溶液。

9.根據權利要求6所述的碳氫燃料的加熱方法，其特征在于，在所述第一步之前可計算需要的所述氧化劑和所述供能燃料的質量流量，具體過程如下：

首先，根據待加熱的碳氫燃料的質量流量和需要加熱到的目標溫度，計算所需的所述高溫高壓燃氣的總質量流量；

再次，根據選定的所述高溫高壓燃氣沒有和所述待加熱的碳氫燃料進行熱交換之前的溫度，再根據熱力計算方法即可算出需要的推進劑余氧系數，最后根據所述需要的推進劑余氧系數和所述高溫高壓燃氣的總質量流量計算得到需要的所述氧化劑和所述供能燃料各自的質量流量。

10.根據權利要求9所述的碳氫燃料的加熱方法，其特征在于，所述待加熱的碳氫燃料的質量流量、需要加熱到的目標溫度及所述高溫高壓燃氣的總質量流量滿足如下關系：

其中，M_f′為所述碳氫燃料的質量流量；Cp為所述碳氫燃料的定壓比熱；T1為所述碳氫燃料在熱交換之前的溫度；T₂′為加熱后的碳氫燃料的目標溫度；M_g′為所述高溫高壓燃氣的質量流量；Cg為所述高溫高壓燃氣的定壓比熱；Tg1為所述高溫高壓燃氣沒有和所述碳氫燃料進行熱交換之前的溫度；Tg2為所述高溫高壓燃氣和所述碳氫燃料進行了熱交換之后的溫度。