CN114486309B - 一种大温差预冷器性能试验装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种大温差预冷器性能试验装置，该大温差预冷器性能试验装置的高压气源通过截止总阀连接有第一支路和第二支路；第一支路中依次安装有第一调节阀、热端气体流量计、燃烧室、预冷器以及喷管；第二支路中依次连接有第二调节阀、冷端气体流量计、预冷器以及冷端出口调节阀；数据采集系统与热端气体流量计、冷端气体流量计、热端进气测点、热端出气测点、冷端进气测点以及冷端出气测点信号连接，用于获取测试数据。上述试验装置能够提供不小于1250K的高温气源、高压常温气源以及高温高压测控系统，能够进行大温差预冷器的性能测试，为大温差预冷器的性能摸底奠定了基础。

Description

一种大温差预冷器性能试验装置
技术领域
本发明涉及预冷器技术领域，具体涉及一种大温差预冷器性能试验装置，适用于轻质高效预冷器的性能测试。
背景技术
在高超声速吸气式组合发动机领域，使用空气预冷器将高温来流冷却以扩宽涡轮发动机工作包线是目前组合发动机领域采用的最为有效的手段。空气预冷器具有轻质高效、大温差换热的特点，能够将大流量的1250K的高温来流在瞬间冷却至常温甚至更低，同时预冷器的体积及重量较轻。对于大温差预冷器的性能测试需要满足高温来流的供应系统、低温来流的供应系统以及高温、高压测控等条件。目前，尚未有满足大于1250K高温来流的试验平台进行预冷器的性能测试。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种大温差预冷器性能试验装置，该试验装置能够提供不小于1250K的高温气源、高压常温气源以及高温高压测控系统，能够进行大温差预冷器的性能测试，为大温差预冷器的性能摸底奠定了基础。
本发明采用以下具体技术方案：
一种大温差预冷器性能试验装置，该大温差预冷器性能试验装置包括高压气源、截止总阀、第一调节阀、热端气体流量计、燃烧室、喷管、第二调节阀、冷端气体流量计、冷端出口调节阀以及数据采集系统；
所述高压气源的出口与所述截止总阀的入口连通；所述截止总阀的出口连接有第一支路和第二支路；
所述第一支路中依次安装有所述第一调节阀、所述热端气体流量计、所述燃烧室、所述预冷器以及所述喷管；所述第一调节阀用于控制所述第一支路中的气体流量；所述热端气体流量计用于测量所述第一支路中的气体流量；所述燃烧室用于加热气流，为所述预冷器提供热端气流；所述喷管的出口与大气连通；
所述第二支路中依次连接有所述第二调节阀、所述冷端气体流量计、所述预冷器以及所述冷端出口调节阀；所述第二调节阀用于控制所述第二支路中的气体流量，并与所述冷端出口调节阀配合控制所述冷端气体流量计的压力；所述冷端气体流量计用于测量所述第二支路中的气体流量；
所述预冷器用于实现所述第一支路和所述第二支路中气体的热交换；在所述预冷器两端的所述第一支路中设置有热端进气测点和热端出气测点；在所述预冷器两端的所述第二支路中设置有冷端进气测点和冷端出气测点；
所述数据采集系统与所述热端气体流量计、所述冷端气体流量计、所述热端进气测点、所述热端出气测点、所述冷端进气测点以及所述冷端出气测点信号连接，用于获取测试数据。
更进一步地，还包括燃油罐和与所述数据采集系统信号连接的燃油调节器；
所述燃油罐用于向所述燃烧室提供燃油；
所述燃料调节器连接于所述燃油罐和所述燃烧室之间，用于通过调节所述燃烧室的燃油流量控制气体温度。
更进一步地，所述燃烧室为涡喷发动机燃烧室。
更进一步地，所述高压气源包括用于容置气体的高压气罐。
更进一步地，所述喷管为拉法尔喷管。
有益效果：
本发明的大温差预冷器性能试验装置在第一支路中设置有用于加热气流的燃烧室，通过燃烧室可以对进入预冷器的空气进行加热，从而获取较高的热端空气温度，通过控制燃烧室可以调节不同的需求温度且温度影响较快；在第二支路中设置有第二调节阀和冷端出口调节阀，并且第二调节阀和冷端出口调节阀分别位于预冷器的两端，通过第二调节阀和冷端出口调节阀的相互配合，可以获取冷端不同的压力及流量，大大扩宽了试验的范围；同时，在预冷器的两端的第一支路中和第二支路中分别设置有进气测点和出气测点，方便了进出气的参数测量。因此，采用本发明的大温差预冷器性能试验装置能够提供不小于1250K的高温气源、高压常温气源以及高温高压测控系统，能够进行大温差预冷器的性能测试，为大温差预冷器的性能摸底奠定了基础。
附图说明
图1为本发明大温差预冷器性能试验装置的原理结构示意图。
其中，1-高压气源，2-截止总阀，3-第一调节阀，4-热端气体流量计，5-燃烧室，6-预冷器，7-喷管，8-第二调节阀，9-冷端气体流量计，10-冷端出口调节阀，11-数据采集系统，12-第一支路，13-第二支路，14-热端进气测点，15-热端出气测点，16-冷端进气测点，17-冷端出气测点，18-燃油罐，19-燃油调节器
具体实施方式
下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。
本发明提供了一种大温差预冷器性能试验装置，如图1结构所示，该大温差预冷器6性能试验装置包括高压气源1、截止总阀2、第一调节阀3、热端气体流量计4、燃烧室5、喷管7、第二调节阀8、冷端气体流量计9、冷端出口调节阀10以及数据采集系统11；
高压气源1用于提供高压气体，并包括用于容置气体的高压气罐；高压气源1的出口与截止总阀2的入口连通，通过截止总阀2可以控制高压气源1的通断；截止总阀2的出口连接有第一支路12和第二支路13；第一支路12用于向预冷器6提供高压高温空气；第二支路13用于向预冷器6提供高压低温空气或高压常温空气；
第一支路12中依次安装有第一调节阀3、热端气体流量计4、燃烧室5、预冷器6以及喷管7；第一调节阀3用于控制第一支路12中的气体流量；热端气体流量计4用于测量第一支路12中的气体流量；燃烧室5用于加热气流，为预冷器6提供热端气流；燃烧室5可以为涡喷发动机燃烧室5；
喷管7的出口与大气连通，喷管7可以为拉法尔喷管；
第二支路13中依次连接有第二调节阀8、冷端气体流量计9、预冷器6以及冷端出口调节阀10；第二调节阀8用于控制第二支路13中的气体流量，并与冷端出口调节阀10配合控制冷端气体流量计9的压力；冷端气体流量计9用于测量第二支路13中的气体流量；
预冷器6用于实现第一支路12和第二支路13中气体的热交换；预冷器6内设置有用于热交换的两条通道，其中一条通道与第一支路12连通，用于流动高温空气，另一条通道与第二支路13连通，用于流动高压常温空气或高压低温空气；通过两条通道实现第一支路12中空气与第二支路13中空气的热交换；在预冷器6两端的第一支路12中设置有热端进气测点14和热端出气测点15；在预冷器6两端的第二支路13中设置有冷端进气测点16和冷端出气测点17；
数据采集系统11与热端气体流量计4、冷端气体流量计9、热端进气测点14、热端出气测点15、冷端进气测点16以及冷端出气测点17信号连接，用于获取测试数据。
如图1结构所示，上述大温差预冷器6性能试验装置还包括燃油罐18和与数据采集系统11信号连接的燃油调节器19；燃油罐18用于向燃烧室5提供燃油；燃料调节器连接于燃油罐18和燃烧室5之间，用于通过调节燃烧室5的燃油流量控制气体温度。
上述大温差预冷器性能试验装置的试验原理为：通过高压气罐等高压气源1提供气源，气源分为两路，一路沿第一支路12流动为预冷器6提供热端气流，经过第一调节阀3控制第一支路12的流量，热端气体流量计4采集第一支路12的流量，之后进入涡喷发动机燃烧室5，为预冷器6提供热端气流，通过控制燃油调节器19控制热端气流的温度高低，经过预冷器6换热后经拉法尔喷管7排向大气；另一路沿第二支路13流动为预冷器6提供冷端气流，经过第二调节阀8控制第二支路13的流量，冷端气体流量计9采集第二支路13的流量，之后进入预冷器6与热端空气进行换热，通过控制冷端出口调节阀10与第二调节阀8配合调节控制第二支路13的冷端气体流量计9压力。
上述大温差预冷器性能试验装置在第一支路12中设置有用于加热气流的燃烧室5，通过燃烧室5可以对进入预冷器6的空气进行加热，从而获取较高的热端空气温度，通过控制燃烧室5可以调节不同的需求温度且温度影响较快；在第二支路13中设置有第二调节阀8和冷端出口调节阀10，并且第二调节阀8和冷端出口调节阀10分别位于预冷器6的两端，通过第二调节阀8和冷端出口调节阀10的相互配合，可以获取冷端不同的压力及流量，大大扩宽了试验的范围；同时，在预冷器6的两端的第一支路12中和第二支路13中分别设置有进气测点和出气测点，方便了进出气的参数测量。因此，采用本发明的大温差预冷器6性能试验装置能够提供不小于1250K的高温气源、高压常温气源以及高温高压测控系统，能够进行大温差预冷器6的性能测试，为大温差预冷器6的性能摸底奠定了基础。
综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种大温差预冷器性能试验装置，其特征在于，包括高压气源、截止总阀、第一调节阀、热端气体流量计、燃烧室、喷管、第二调节阀、冷端气体流量计、冷端出口调节阀以及数据采集系统；
所述高压气源的出口与所述截止总阀的入口连通；所述截止总阀的出口连接有第一支路和第二支路；
所述第一支路中依次安装有所述第一调节阀、所述热端气体流量计、所述燃烧室、所述预冷器以及所述喷管；所述第一调节阀用于控制所述第一支路中的气体流量；所述热端气体流量计用于测量所述第一支路中的气体流量；所述燃烧室用于加热气流，为所述预冷器提供热端气流；所述喷管的出口与大气连通；
所述第二支路中依次连接有所述第二调节阀、所述冷端气体流量计、所述预冷器以及所述冷端出口调节阀；所述第二调节阀用于控制所述第二支路中的气体流量，并与所述冷端出口调节阀配合控制所述冷端气体流量计的压力；所述冷端气体流量计用于测量所述第二支路中的气体流量；
所述预冷器用于实现所述第一支路和所述第二支路中气体的热交换；在所述预冷器两端的所述第一支路中设置有热端进气测点和热端出气测点；在所述预冷器两端的所述第二支路中设置有冷端进气测点和冷端出气测点；
所述数据采集系统与所述热端气体流量计、所述冷端气体流量计、所述热端进气测点、所述热端出气测点、所述冷端进气测点以及所述冷端出气测点信号连接，用于获取测试数据。
2.如权利要求1所述的大温差预冷器性能试验装置，其特征在于，还包括燃油罐和与所述数据采集系统信号连接的燃油调节器；
所述燃油罐用于向所述燃烧室提供燃油；
所述燃油调节器连接于所述燃油罐和所述燃烧室之间，用于通过调节所述燃烧室的燃油流量控制气体温度。
3.如权利要求1所述的大温差预冷器性能试验装置，其特征在于，所述燃烧室为涡喷发动机燃烧室。
4.如权利要求1所述的大温差预冷器性能试验装置，其特征在于，所述高压气源包括用于容置气体的高压气罐。
5.如权利要求1-4任一项所述的大温差预冷器性能试验装置，其特征在于，所述喷管为拉法尔喷管。
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