[发明专利]一种高温液态金属的流动传热性能装置及测试方法

说明书

一种高温液态金属的流动传热性能装置及测试方法，涉及液态金属领域。解决了现有技术中使其高温下的对流换热系数测量难度和研制成本加大，导致某些液态金属在高温下的流动换热性能研究不足的问题。所述装置包括高温液态金属回路、常温液态金属回路、去离子水回路；所述高温液态金属回路包括：电磁流量计一12、膨胀罐13、高温回路；所述常温液态金属回路包括：电磁流量计二22和常温回路，所述去离子水回路包括流量计9和水回路；氩气瓶、真空泵、加热型储液罐和膨胀罐依次连接，构成气路循环。还适用于高温液态金属流动换传热性能领域。

技术领域

本发明涉及液态金属领域。

背景技术

随着高超声速飞行器速度的不断攀升，来流空气对飞行器表面的气动加热与燃烧室中燃烧过程释热导致燃烧室壁面处于极端恶劣的热环境。当飞行速度达到马赫6时，燃烧室中的温度达到3000K，这个温度远超过现有发动机材料的耐受温度，面对如此恶劣的热环境，挖掘具有超强换热性能的流体，发展发动机的热防护工作显得尤为重要。

目前进行了相关研究的超燃冲压发动机第三流体冷却工质有氦气、苯、甲苯、超临界二氧化碳、氦氙混合气体、氨水和液钠等。其中液态金属具有导热系数大，热扩散系数大，室温下呈液态等特点，作为冷却流体拥有很强的转移热量能力，故液态金属作为壁面冷却工质极具潜力。

然而，因高温下液态金属具有易氧化性、腐蚀性或化学性质活泼等特点，使其高温下的对流换热系数测量难度和研制成本加大，导致某些液态金属在高温下的流动换热性能研究不足。

发明内容

本发明解决了现有技术中因高温下液态金属具有易氧化性、腐蚀性或化学性质活泼等特点，使其现有技术无法实现模拟航天环境的高温高压环境，高温高压下的对流换热系数测量难度和研制成本加大，导致某些液态金属在高温高压下的流动换热性能研究不足的问题。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种高温液态金属的流动传热性能装置，所述装置包括:

高温液态金属回路、常温液态金属回路、去离子水回路；

所述高温液态金属回路包括：电磁流量计一、高温回路，所述高温回路由依次串联电磁泵一、膨胀罐、马弗炉、试验件的高温液态金属管路和换热器一的液态金属管路组成，所述电磁流量计一所述高温回路中的待测高温液态金属的流量，所述膨胀罐用于存储保护气体，所述膨胀罐的入口与马弗炉的入口联通；

所述常温液态金属回路包括：电磁流量计二和常温回路，所述常温回路由依次串联电磁泵二、换热器二、试验件的常温液态金属管路和换热器二的液态金属管路组成，所述电磁流量计二用于检测所述常温回路中的液态金属的流量；

所述去离子水回路包括流量计和水回路，所述水回路由恒流泵、水箱和换热器一的水管路串联组成，所述流量计用于检测所述水回路中的水流量。

进一步地，所述装置还包括加热型储液罐一和加热型储液罐二，所述加热型储液罐一用于为所述高温回路提供高温液态金属，所述加热型储液罐一的高温液态金属的出口与电磁泵一的入口联通；所述加热型储液罐二用于提供常温液态金属，所述加热型储液罐二的常温液态金属的出口与电磁泵二入口连通。

进一步地，所述装置还包括高温气路，所述高温气路包括高温氩气瓶和高温真空泵，所述高温氩气瓶的出口同时与高温真空泵的入口、加热型储液罐一的气体入口、膨胀罐的气体入口联通，高温真空泵的出口与高温回路联通。