[发明专利]一种用于超燃冲压发动机高温煤油回收的装置

说明书

技术领域

本发明涉及超燃冲压发动机领域，特别涉及一种用于超燃冲压发动机高温煤油的回收装置。

背景技术

主动冷却超声速燃烧冲压发动机需要用煤油对发动机的燃烧室进行冷却。根据我们的实验测量，常温煤油在流经超燃冲压发动机燃烧室的冷却通道后，通常会升温到600℃以上。此时，煤油处于气态，为了实现煤油的重复利用和避免环境污染，我们考虑对冷却煤油进行冷凝回收。

冷凝器一般分为水冷冷凝器、风冷冷凝器、蒸发冷凝器、淋水式冷凝器。由于冷却煤油的温度较高，更需要迅速吸收煤油热量，所以我们采用水冷冷凝器。一般的水冷冷凝器是以水作为冷却介质，靠水的温升带走热量。水冷冷凝器分为壳管式冷凝器和套管式冷凝器两种。常见的壳管式冷凝器一般水升温只有2～4℃，想要将煤油从600℃冷却至50℃以下，需要的水量巨大，且冷却装置十分庞大，不利于实验室使用。套管式冷凝器采用同轴套管，内外层套管分别通水和待冷却的液体或气体。套管式冷凝器一般用于冷量小于25kW的氟利昂制冷机组。但我们实验中冷却煤油的热量在300kw左右，现有的套管式冷凝器也不能满足我们的需要。上述成熟方法都是通过冷却液和待冷却物缓慢流动的热传导来进行换热，不能满足我们实验中将热煤油迅速冷却的需求。

发明内容

本发明要解决的技术问题就是针对目前水冷冷凝器存在的缺陷，提出一种用于超燃冲压发动机高温煤油回收的装置，能够实现超燃冲压发动机高温煤油的回收。

为了解决上述问题，本发明提供一种用于超燃冲压发动机高温煤油回收的装置，所述装置由一个或多个套管式冷凝器串联组成，所述套管式冷凝器包括：外层套管和多根内层胆管，所述内层胆管位于外层套管内，所述内层胆管中通入高温煤油，外层套管中通入常温水作为冷却液，通过对流换热对高温煤油进行冷却。

优选地，所述外层套管和内层胆管均为无缝不锈钢管。

优选地，所述外层套管内部设置有5根紧密放置的内层胆管。

优选地，所述外层套管的内径为21.6mm，内层胆管的外径为6mm，内径为4mm。

优选地，所述外层套管长为1500mm，采用3个套管式冷凝器依次串联连接，冷却管道总长度为4500mm。

优选地，所述装置适用于冷却温度达到600℃的高温煤油。

本发明能够将超声速燃烧冲压发动机的冷却煤油从600℃左右迅速冷却至50℃以下，实现了冷却煤油的回收重复利用，避免了环境污染。

附图说明

图1是本发明实施例的用于超燃冲压发动机高温煤油回收装置（套管式冷凝器）截面示意图；

图2是是本发明实施例的冷凝器入口油温、出口油温、入口水温和出口水温曲线。

具体实施方式

下文中将结合附图对本发明的实施例进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。

根据流体力学中对流换热知识，可以通过提高冷却水和高温煤油的流动速度、增大雷诺数，来提高换热效率。基于对流换热的方法我们开发了一种适用于超燃冲压发动机高温煤油冷却回收装置。

本发明基于套管式冷凝器基础上开发了多根管道的套管式冷凝器。如图1所示，该装置由一个或多个套管式冷凝器串联组成，套管式冷凝器包括：外层套管和多根内层胆管，内层胆管位于外层套管内，内层胆管中通入高温煤油，外层套管中通入水作为冷却液，通过对流换热对高温煤油进行冷却。

在本发明实施例中，外层套管和内层胆管均为无缝不锈钢管。

为了保证冷却效率，可采用多个套管式冷凝器进行串联以加长冷却长度。

下面以一个具体的实施例进一步描述本发明。

本发明装置的外层套管为内径21.6mm的不锈钢管，内层胆管为外径6mm、内径4mm的不锈钢管，其中5根胆管排列在其中。煤油从5根胆管中流过，冷却水从胆管缝隙流过，二者通过对流换热交换热量。煤油从5根胆管流过增大了与冷却水的对流换热面积，能够充分利用冷却水的冷却能力。每根套管长为1500mm，为了保证冷却能力，将3个套管式冷凝器进行串联，即冷却管道总长度为4500mm。

下面以单路冷却水流量1.5kg/s，冷却水升温50℃，待冷却煤油流量为0.2kg/s，煤油从600℃降温到50℃为例，对本发明的冷却能力进行简单计算。

外层套管中水流的等效水力直径为：