[發(fā)明專利]一種低溫泵性能測試系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202111068811.1
• 申請日: 2021-09-13
• 公開（公告）號: CN113623238B
• 公開（公告）日: 2023-03-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 于佳文;馬欣園;李曉俊;李林敏;朱祖超
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江理工大學(xué)
• 主分類號: F04D15/00
• 分類號: F04D15/00
• 代理公司: 杭州求是專利事務(wù)所有限公司 33200
• 代理人: 林超

本發(fā)明公開了一種低溫泵性能測試系統(tǒng)。控溫控壓裝置的內(nèi)外罐體均容置有液氮和氮?dú)猓瑑?nèi)罐體置于外罐體的液氮和氮?dú)鈨?nèi)；潛液泵內(nèi)設(shè)液氮池，液氮池容置有液氮，液氮池內(nèi)布置泵體；較小液氮罐和較大液氮罐均與液氮泵入口連接，液氮泵經(jīng)汽化器接到高壓氣罐；高壓氣罐經(jīng)閥和控溫控壓裝置的內(nèi)外罐體連接，較大液氮罐液相口和控溫控壓裝置的內(nèi)罐體、低溫泵測試段連接，低溫泵測試段和較小液氮罐連接，控溫控壓裝置內(nèi)罐體和誘導(dǎo)輪測試段連接，誘導(dǎo)輪測試段和潛液泵液氮池連接，泵體出口經(jīng)閥、流量計(jì)和較小液氮罐入口、低溫泵測試段、控溫控壓裝置內(nèi)罐體連接。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)溫度、壓力、流量參數(shù)的調(diào)節(jié)控制，滿足實(shí)驗(yàn)前準(zhǔn)備、實(shí)驗(yàn)后液氮回收的自動控制。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及了一種泵測試系統(tǒng)，尤其是涉及一種低溫泵性能測試系統(tǒng)。

背景技術(shù)

空化是指液體流動過程中由于靜壓降低到飽和蒸汽壓附近而汽化的現(xiàn)象。空化是一個(gè)非常復(fù)雜的過程，并且會產(chǎn)生相應(yīng)不同程度的噪聲，當(dāng)涉及到低溫流體時(shí)，其復(fù)雜性會進(jìn)一步增加。低溫流體中的空化現(xiàn)象，普遍存在于低溫泵、閥門、流量計(jì)及系統(tǒng)管路中。空化的產(chǎn)生及潰滅會導(dǎo)致的高壓從而引發(fā)振動、噪聲以及對固體壁面的腐蝕。對低溫流體空化的非穩(wěn)態(tài)機(jī)理進(jìn)行研究，有助于低溫渦輪泵、低溫閥門等流體機(jī)械的振動噪聲控制。

隨著載人航天、深空探測等大型航天活動的開展，對液體運(yùn)載火箭的推力要求越來越高，用作推進(jìn)劑的低溫流體在流經(jīng)推進(jìn)系統(tǒng)時(shí)容易發(fā)生空化,使得內(nèi)部流場變得不穩(wěn)定而引起強(qiáng)烈的機(jī)械振動，從而降低了液體火箭發(fā)動機(jī)的可靠性和推力性能。對低溫流體的非穩(wěn)態(tài)空化特性及機(jī)理的深入理解有助于液體火箭發(fā)動機(jī)低溫泵系統(tǒng)性能優(yōu)化,因此具有重要作用。空化現(xiàn)象是導(dǎo)致火箭發(fā)動機(jī)低溫泵失效的基礎(chǔ)問題。低溫泵可滿足低溫液態(tài)空氣和低溫液態(tài)氮?dú)獾妮斔秃驮鰤阂螅菢?gòu)成液態(tài)空氣儲能系統(tǒng)的重要工藝設(shè)備，對其結(jié)構(gòu)和性能進(jìn)行研究和優(yōu)化可促進(jìn)液態(tài)空氣儲能技術(shù)的發(fā)展。空化現(xiàn)象會在離心泵內(nèi)產(chǎn)生大量氣泡及伴隨氣泡流動和潰滅過程中的強(qiáng)烈水擊，會導(dǎo)致低溫泵的揚(yáng)程效率急劇下降和過流部件的損壞,嚴(yán)重時(shí)影響到整個(gè)機(jī)組的穩(wěn)定運(yùn)行。低溫泵汽蝕性能影響的理論和實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)還不夠完善，故掌握低溫流體空化特性及其機(jī)理具有重要的理論意義和工程應(yīng)用價(jià)值。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是根據(jù)已經(jīng)存在的問題和現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種特定低溫狀態(tài)液氮的低溫泵性能測試平臺系統(tǒng)，具備高度自動化的控制，能夠針對溫度、壓力、流量不同時(shí)，實(shí)現(xiàn)不同工況下低溫泵的性能測試。其應(yīng)用需求在于科研領(lǐng)域中測試低溫流體在特定輸入條件下的空化情形的基礎(chǔ)性研究工作。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：

本發(fā)明包括較小液氮罐、高壓氣罐、汽化器、液氮泵、較大液氮罐、控溫控壓裝置、潛液泵、流量計(jì)、換熱器和盤管；控溫控壓裝置包括內(nèi)罐體和外罐體，內(nèi)罐體和外罐體均容置有液氮和氮?dú)猓瑑?nèi)罐體置于外罐體的液氮和氮?dú)鈨?nèi)；潛液泵內(nèi)設(shè)液氮池，液氮池容置有液氮，液氮池內(nèi)布置泵體；較小液氮罐和較大液氮罐的出口均與液氮泵入口連接，液氮泵的出口經(jīng)汽化器連接到高壓氣罐；

所述增壓控制時(shí)，設(shè)置了液氮泵和高壓氣罐，液氮通過液氮泵升壓后進(jìn)入汽化器復(fù)溫，存儲在高壓氣罐中。

所述的高壓氣罐存儲高壓氮?dú)猓瑸榭販乜貕貉b置提供壓力源；

所述的汽化器對低溫氮?dú)饣蛘咭旱鰤海乐惯M(jìn)入高壓氣罐的壓力過低；

所述的液氮泵使液氮的循環(huán)流動，為高壓氣罐提供壓力源。

所述高壓氣罐和汽化器對高壓氣罐快速增壓和升溫，以達(dá)到實(shí)驗(yàn)所需工況。

高壓氣罐分別經(jīng)各自一個(gè)閥和控溫控壓裝置的內(nèi)罐體、外罐體連接，較大液氮罐的液相口經(jīng)閥分別和控溫控壓裝置的內(nèi)罐體、低溫泵測試段的一端連接，低溫泵測試段的另一端經(jīng)閥和較小液氮罐的入口連接，控溫控壓裝置的內(nèi)罐體經(jīng)換熱器和誘導(dǎo)輪測試段的一端連接，誘導(dǎo)輪測試段的另一端和潛液泵液氮池連接，潛液泵內(nèi)的泵體出口經(jīng)閥和流量計(jì)的一端連接，流量計(jì)的另一端分別經(jīng)閥分別和較小液氮罐的入口、低溫泵測試段的另一端、控溫控壓裝置的內(nèi)罐體連接。