CN108800190A - 一种试验介质混合装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种试验介质混合装置。所述试验介质混合装置包括试验介质混合装置主体和附属高温阀水冷套。所述试验介质混合装置主体为双层套管管状结构。所述附属高温阀水冷套为环腔套管结构。所述的试验介质混合装置主体和附属高温阀水冷套通过冷却水循环连接在一起。所述试验介质混合装置可以测量并调节从蓄热式加热器流向试验段的试验用高压空气的温度，可以在蓄热式加热器出口高温阀打开时起到保护高温阀的作用，可以进行污染对比试验。

Description

一种试验介质混合装置
技术领域
本发明涉及超燃冲压发动机地面试验设备领域，具体为一种试验介质混合装置。
背景技术
为了在地面进行超燃冲压发动机试验研究，需要建立能够模拟飞行状况的总焓、速度和空气组分的地面模拟设备。具有这种模拟能力的设备的加热方式有很多种，其中蓄热加热方式采用经过预热的蓄热材料与试验用空气换热，可以获得较纯净的高温空气。采用蓄热加热方式的超燃冲压发动机试验设备，由预热燃烧器及废气排放系统、高压空气供应系统、蓄热式加热器本体、高温阀、试验段、排气系统等连接组成。
蓄热式加热器的工作包括以下几个过程，首先采用预热燃烧器通过燃烧燃料产生高温燃气来加热蓄热式加热器中的蓄热体，当蓄热体达到所需要的温度后关停燃气，之后向升温后的蓄热式加热器中通入试验用常温高压空气，达到试验所需的压力之后，打开加热器出口的高温阀，常温高压空气流过蓄热体被加热到设定的温度，经由加热器出口的高温阀流向试验段。
目前的蓄热式加热器，出口空气温度完全受蓄热体的预热温度控制，而采用燃气预热的方式以及蓄热材料的使用限制，使得预热温度的调节存在很大的限制，因此加热器对于超燃冲压发动机地面试验中开展多种状态试验的需求往往不能很好的满足。另外，蓄热式加热器下游的高温阀在开启过程中，两端管路中的巨大温度差、压力差，极易导致高温阀的损坏。
发明内容
为了获得符合模拟飞行状况的空气以及保护试验设备的安全，本发明提供一种试验介质混合装置，该装置不仅可以测量并调节从蓄热式加热器流向试验段的试验用高压空气的温度，而且可以在蓄热式加热器出口高温阀打开时起到保护高温阀的作用，并且通过向流入试验段的高温气体中加入污染介质(水蒸气和二氧化碳)使蓄热加热的超燃冲压发动机试验设备可以进行污染对比试验。
本发明为了解决其技术问题所采用的技术方案是：在蓄热加热的超燃冲压发动机试验设备中装配一种试验介质混合装置主体及附属高温阀水冷套。该装置主体串联于高温阀下游、试验段上游，其附属高温阀水冷套套置在高温阀上，主体与附属装置间由水冷运输管连接。
该试验介质混合装置主体为一个双层套管管状结构，并且内外层是相分隔无物质交换的，内层管路连接至高温阀控制的主流路。装置内层的入口和出口均各放置总温测量探针和压力测量探针。装置上还连接有6个供气/液支管，分别是二次水冷支管进口支管、二次水冷支管出口支管、大口径常温空气供气管、小口径常温空气供气管、二氧化碳供气管和水蒸气供气管，其中二次水冷支管进、出口支管直连该装置双层结构的外层，其它4个供气支管则直接接入内层。另外，大、小口径常温空气供气支管，二氧化碳供气支管和水蒸气供气支管均有专门的气源，二次水冷支管进口水引自其附属高温阀水冷套，出口排向冷却水供水池。
该装置附属高温阀水冷套是一个环腔套管结构，安装于高温阀上，其根据高温阀规格的不同，形状将略有差别。环腔套管上连接有2个供液支管，分别是初次水冷支管进口支管和初次水冷支管出口支管。其中初次水冷支管进口支管连接至冷却水池，初次水冷支管出口支管通过水冷运输管连接至试验介质混合装置主体的二次水冷支管进口支管。
当实验用高压空气进入蓄热式加热器，压力到达所需压力后，要打开高温阀放出高压气体至试验段，此时高温阀两端压差较大，通过大口径常温供气支管向高温阀下游试验介质混合装置供气，升高高温阀背压，减小高温阀上下游的压差，降低阀门打开瞬间对高温阀结构的冲击。
当向试验段供气时，该试验介质混合装置可测量高温高压来流的压力和温度，可以通过控制常温空气的供气流量，来调节进入试验段的高温高压空气的总温。
注意到试验设备工作时，高温阀和试验介质混合装置是工作在极其高的温度下的，所以需要水冷保护措施。这里从冷却水池引水先进入附属高温阀水冷套，冷却水经过该结构对高温阀进行水冷，带走一部分热量，称为初次冷却保护。经过初次冷却的冷却水，水温并不会很高，仍有利用价值，于是其由初次水冷支管出口支管排出，经水冷运输管，过二次水冷支管进口支管通入试验介质混合装置主体的外层管中，对试验介质混合装置主体进行冷却，称为二次冷却保护。最后，进行两次冷却保护的冷却水由二次水冷支管出口支管排回冷却水池中，以便降温后循环利用。
当需要进行污染介质试验时，则可通过开启二氧化碳供气支管和水蒸气供气支管，向试验介质混合装置中混合进污染介质以完成试验。
本发明的有益效果是，可以提高蓄热加热的超燃冲压发动机试验设备总温调节能力，使超音速燃烧试验结果更为精确，同时本发明可以保护试验设备，并提供进行额外的污染对比试验的可能。
附图说明
下面结合附图对本发明进一步说明。
图1是本发明在超音速燃烧试验台中的安装位置说明。
图2是本发明试验介质混合装置主体详细的构造图。
图2中1.介质混合装置内层，2.介质混合装置出口总温探针安装孔，3.小口径常温空气供气支管，4.大口径常温空气供气支管，5.介质混合装置外层， 6.二次水冷支管出口支管，7.介质混合装置进口总温探针安装孔，8.介质混合装置进口流量探针安装孔，9.二次水冷支管进口支管，10.水蒸气供气支管，11. 二氧化碳供气支管，12.介质混合装置出口流量探针安装孔。

Claims (2)

1.一种试验介质混合装置，其特征在于:包括试验介质混合装置主体和附属高温阀水冷套。所述试验介质混合装置主体为双层套管管状结构。所述附属高温阀水冷套为环腔套管结构。
2.根据权利要求1所述的一种试验介质混合装置，其特征在于:试验介质混合装置主体的外层套管可以通入冷却水，试验介质混合装置主体的内层管通过试验介质，并可由支管通入污染气体介质和微调温度。
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