液氢液氧挤压加注用汽化器的设计原理和计算.pdf

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年第期低温工程.
总第期.
液氨液氧挤压加注用汽化器的设计原理和计算
’
符锡理
航空航天部十五所
摘妻本文论述液盈液氧挤压加注用汽化器的设计原理,推导了计算,\式, ●
介绍设计方法。
主题词液氢、液氧、汽化器、设计、增压。
图是汽化器增压系统碌理图,容器中的液氢或液氧在靛柱佳力作用下流入汽化
器,在汽化器中吸热汽化后返回到容器气枕增压。
写出容器气枕中气体的状态方程式,
—月
式中——压力,
——气枕容积皿。
——气体压缩性系数,
——气枕中气体的质量目
月——气体常数./§.;
,一气体的温度..
假设在加注过程中气枕中气体的温度不
变,式对时间垒微分可得
絮出.

由汽化器挤压加注的物理过程有

网汽化器增压系统示意罔一
, .
,
式中——埘注流量,
——向汽化器供液的质量流量,
——液氢或液氧的密度。
在稳定工况下,假设流入汽化器中的液氢能及时全部汽化为气体并对气枕增压,则
一
。
“
式、代入式并化简可得
一—
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一
式中
, 为气枕中气体的密度。
在挤压加注过程中要求挤压压力不变,即要求鲁,由式可得

去
由·, 则
●⋯
‘
\ ,
式中——与相当的容积流量。
为保证挤压压力稳定不变, 要求
向汽化器供液流量应满足式
流入汽化器的液体要及时全部汽化并向容器气枕增压。
上述两项要求就是汽化器增压系统设计的基本要求。第一项靠汽化器供液系统设计保
证; 第二项靠汽化器换热能力设计保证。
一
、汽化叠供液能力设计与计算
如图所示, 容器中的液体在静压柱作用下向汽化器自流供液, 液柱的压头用于克服
由————的流动阻力, 即
—。.△,:
;

式中△△△和△¨分别为各管段的流动阻力液柱
. 。.是由—的流动阻力损失水头
∑茜⋯
式中——沿程流阻损失系数;
厶——管长;
●。——管径;
。——局部流阻损失系数
。一一流速
为保证向汽化器供液充足, 管路—应绝热以防止产生两相流, 管路的直径碰足够大,
使△在总阻力损失中所占的比例很小
. 是汽化器管路汽化段的流阻拍失
设在管路入口处为全液相, 液体在管中流动吸热而不断汽化, 在处完全汽化为饱和
蒸汽。在流动过程中气相成分按线性增加, 两相流的流速也随之增大。由—是加速流动的
两相流, 其流阻损失为
△. . 。
式中△——两相流的流阻损失液柱,
——因为流体加速而引起的惯性水头液柱。
一一
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两相流的流阻损失可用一【方法计算“。试验表明,对于上述的两
柑流流阻损失可近似地按状态饱和蒸汽状态的气相, 用不可压缩流体流阻损失的
公式计算, 其相对误差不大于% 。文献推荐按饱和蒸汽状态的单一气相计算流阻损
失△, 即
蛆”【缶÷∑‘
式中△的单位为液柱, 、。分别为流体在、处的密度, 为在处的流速。
由流动连续性原理

±
代入上式, 而且’.。一,则●
去』~:嚣
△一可由动鼍定律求解,作用在流体