低温推进剂冷凝真空绝热输送技术的研究

摘要

在航天系统发动机试验或火箭发射期间，低沸点的液氢、液氧推进剂在储存、运输、转注、加注、供应过程中容易汽化。因此必须对输送管进行有效绝热，以防止二相流的产生，以减少导管中的汽化量。绝热方式有多种，采用CO2冷凝真空绝热方式可有效降低抽真空时间，并在管路闲置时，减少气体漏入管路夹层。由于CO2固化温度较高，利用其在低温状态下易形成冷凝霜、吸附能力强的物理特性，在低温液体输送管道的真空绝热夹层充入CO2气体，在液氧、液氮、液氢等低温液体通过时，夹层中的CO2气体迅速凝结附着在绝热材料表面上，使夹层形成真空，从而达到高真空绝热的目的，有效提高管路的使用寿命。
　　本文对CO2气体在液氮（液氢）低温液体输送管道夹层中的冷凝真空绝热机理和充填数据模型进行了试验研究，采用在真空夹层中充填较高纯度CO2的方法,来研究不同充填压力及低温输送管路中的CO2冷凝真空绝热问题;分析了CO2纯度对绝热层真空度的影响。测量并计算了管路内充满液氮后真空绝热层的真空度、真空绝热层外壁壁温和绝热层的表观导热率。总结出了充填压力、冷凝真空度、表观导热率的数据关系，制定出了优化的充填参数表格及曲线。试验表明，CO2充填压力达到5000～10000Pa时，冷凝真空绝热管道传热损失最小，达到最优使用效果，这对工程应用具有指导性应用，并已成功用于航天地面试验系统和发射场低温液体输送管路。

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第1章 绪论

1.1 研究背景及意义

1.2低温管道常用的绝热方式

1.3 CO2低温冷凝真空多层绝热形式

1.4 CO2冷凝真空多层绝热发展历史和现状

1.5 研究内容

第2章 CO2冷凝真空多层绝热机理及影响因素分析

2.1 CO2冷凝真空多层绝热机理分析

2.2 影响CO2冷凝真空多层管绝热性能的因素

2.3 CO2冷凝真空对结构的要求

2.4 本章小结

第3章 CO2冷凝真空多层绝热管道设计与传热计算分析

3.1 CO2冷凝真空多层绝热设计

3.2 CO2冷凝真空多层绝热管传热分析计算

3.3 本章小结

第4章 CO2冷凝真空多层绝热管路的试验研究

4.1 CO2充填压力试验

4.2 CO2绝热性能试验

4.3 试验结果分析

4.4工程应用实例验证

4.5本章小结

结 论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文

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