[发明专利]一种真空输送管低温绝热性能测量试验方法

说明书

本发明涉及一种真空输送管低温绝热性能测量试验方法，属于真空输送管低温(液氢温区)绝热性能测试领域。本发明采用真实低温推进剂(液氢)进行测试，且待测真空输送管两端均与充满液氢的工装连接，与真空输送管在箭上的工作状态一致；氢气(液氢)具有易燃易爆的特点，然而在本发明提出的试验系统中液氢(液氢)与外界处于隔离状态，安全可靠；待测真空输送管下端连接冷屏，同时可对管路与工装连接的法兰进行绝热结构施工，最大程度减少了漏热影响；液氢加注导管带U型返水弯结构，避免液氢蒸汽由液氢加注导管中溢出。

技术领域

本发明涉及一种真空输送管低温绝热性能测量试验方法，属于真空输送管低温(液氢温区)绝热性能测试领域。

背景技术

新一代运载火箭芯级液氢输送管均采用真空冷凝方案实现管路绝热。真空输送管主要由内管、外管两部分构成，同时包括补偿器、法兰等部件，以满足管路安装和补偿的需求。为了降低管壁热损耗、提高管路绝热性能，真空输送管内外管之间夹层须在使用前抽真空，并填充二氧化碳进行保护，形成双层真空管路结构。工作状态下，真空输送管内部充满液氢，外部为大气环境。

真空输送管的绝热性能直接影响发动机推进剂的品质：当输送管绝热性能欠佳时，液氢推进剂由贮箱经输送管运送至发动机的过程中会发生汽化，导致推进剂压力和燃烧过程的不稳定，进而影响发动机工作时的性能，甚至可能导致发射任务失利。因此，在真空液氢输送管的设计和研制过程中，必须对其绝热性能进行参数化描述与定量化研究。

直接测量真空输送管低温热力学参数较为困难，主要难点为：一、输送管真空腔是封闭结构，难以在真空腔内布置温度测点进行温度测量；二、真空输送管两端的法兰、补偿器等采用外绝热方案，上述部件的绝热性能与真空管部分存在显著差异，因而难以使用简单热力学模型描述整管绝热性能。

发明内容

本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供了一种真空输送管低温绝热性能测量试验方法，针对现有管路低温绝热性能测试手段的不足，提供一种真空输送管低温(液氢温区)绝热性能测量试验技术手段，实现真空输送管在液氢温区下等效换热系数的定量表征。

本发明的技术解决方案是：一种真空输送管低温绝热性能测量试验方法，包括如下步骤：

S1，启动真空输送管低温绝热性能测量试验系统，关闭所述测量试验系统的所有阀门，对所述测量试验系统供电，准备液氢源；

S2，对液氢贮箱进行若干次氢气置换液氢贮箱内空气操作，直至所述液氢贮箱内的氢气纯度达到测量试验要求；然后对冷屏内空气进行吹除操作；

S3，依次向液氢加注槽和待测真空输送管中加注液氢，然后让液氢自然蒸发；待液氢加注槽和待测真空输送管内恢复常压时，重复此步骤，直至液氢加注槽和待测真空输送管中的氢气纯度达到测量试验要求；

S4，向液氢贮箱加注足量液氢，所述足量根据测量试验系统的容积确定；然后向待测真空输送管加注液氢；实时检测待测真空输送管的温度，待测真空输送管温度达到液氢温度后，停止加注；然后将冷屏加注满液氢；

S5，对所述待测真空输送管和液氢加注槽内加注液氢；当待测真空输送管加满且所述液氢加注槽内充入一定量液氢时停止加注；所述液氢加注槽的一定量液氢用于待测真空输送管内液氢存在蒸发时的补充，使待测真空输送管时刻处于充满状态；

S6，打开所述液氢加注槽上的流量阀，实时检测流量阀出口的氢气流量，获得一次待测真空输送管的绝热性能数据；

S7，重复S4～S6，获得多次待测真空输送管的绝热性能数据；计算所述多次待测真空输送管的绝热性能数据的平均值，得到所述待测真空输送管的绝热性能，测量试验结束。

进一步地，所述S2中氢气置换液氢贮箱内空气操作的包括如下步骤：

S21，打开加注阀和液氢贮箱阀门，向液氢贮箱内加注氢气，使液氢贮箱内压力高于液氢贮箱外；