Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Ảnh hưởng của điểm sôi nhiên liệu đến các đặc tính xả của dòng chất lỏng hydrocarbon siêu nhiệt
Tóm tắt
Một nghiên cứu thực nghiệm đã được thực hiện để điều tra ảnh hưởng của điểm sôi nhiên liệu đến các đặc tính thủy lực của các dòng chất lỏng ở nhiệt độ cao, mô phỏng việc tiêm nhiên liệu được sử dụng làm chất làm mát trong hệ thống làm mát chủ động của một phương tiện bay siêu thanh. Hai loại nhiên liệu hydrocarbon đã được chế tạo đặc biệt để có điểm sôi cao hơn so với các nhiên liệu hàng không thông thường. Các nhiên liệu này được làm nóng gần đến 573 K (300 °C) bằng cách sử dụng lò nung cảm ứng ở áp suất đầu vào lên đến 1.1 MPa, và được xả ra điều kiện áp suất khí quyển phía hạ lưu thông qua một vòi phun lỗ trơn có đường kính 0.7 mm. Các đặc tính thủy lực cơ bản được biểu diễn bằng Cd tương ứng với Tinj ở ba điều kiện áp suất tiêm cho ba loại nhiên liệu cho thấy rằng các nhiệt độ mà tại đó Cd bắt đầu giảm rất gần với điểm sôi hoặc điểm bọt của mỗi loại nhiên liệu và vẫn gần như không thay đổi cho từng loại nhiên liệu ngay cả khi ∆P được thay đổi. Trong mối quan hệ giữa Cd và Re, các hệ số xả, gần như giống hệt nhau bất kể điều kiện nhiên liệu và ΔP trong các khoảng giá trị Re tương đối thấp, bắt đầu lệch và giảm mạnh khi Re tăng, do sự sụp đổ của lưu lượng khối lượng do sự điều kiện sủi bọt bị ngắt quãng. Các kết quả hiện tại cũng xác nhận rằng ảnh hưởng của điểm sôi nhiên liệu lên sự sủi bọt nhiệt ở nhiệt độ trên điểm sôi có tương quan tốt với mối quan hệ giữa Cd và số sủi bọt, và mức độ sủi bọt ngắt quãng được định lượng bởi các số sủi bọt gần như tụ tụ lại trên cùng một đường thẳng, ngay cả đối với các nhiên liệu có các điểm sôi hoặc điểm bọt khác nhau.
Từ khóa
#nhiên liệu hydrocarbon #điểm sôi #dòng chất lỏng #làm mát chủ động #sủi bọt nhiệt #đặc tính thủy lựcTài liệu tham khảo
Van Wie DM, D’Alessio SM, White ME (2005) Hypersonic air-breathing propulsion. Johns Hopkins APL Technol Digest 26:430–437
National Research Council (1998) Review and evaluation of the air force hypersonic technology program. National Academy Press, Washington, DC, pp 5–17
Cooper M, Shepherd JE (2002) Thermal and catalytic cracking of JP-10 for pulse detonation engine applications, GALCIT Report FM 2002.002, Caltech
Gasner JA, Foster RC, Fujimura C (1992) Evaluation of thermal management for a Mach 5.5 hypersonic vehicle, AIAA 92-3721
Sobel DR, Spadaccini LJ (1997) Hydrocarbon fuel cooling technologies for advanced propulsion. ASME J Eng Gas Turbines Power 119:344–351
Soteriou C, Andrews R, Smith M (1995) Direct injection diesel sprays and the effect of cavitation and hydraulic flip on atomization. In: SAE international congress and exhibition 1995, paper no. 950080
Aleiferis PG, Serras-Pereira J, Augoye A, Davies TJ, Cracknell RF, Richardson D (2010) Effect of fuel temperature on in-nozzle cavitation and spray formation of liquid hydrocarbons and alcohols from a real-size optical injector for direct-injection spark ignition engines. Int J Heat Mass Transf 53:4588–4606
Sher E, Bar-Kohany T, Rashkovan A (2008) Flash-boiling atomization. Progress Energy Combust Sci 34:417–439
Nurick WH (1976) Orifice cavitation and its effect on spray mixing. ASME J Fluids Eng 98:681–687
Payri R, Salvador FJ, Gimeno J, de la Morena J (2009) Study of cavitation phenomena based on a technique for visualizing bubbles in a liquid pressurized chamber. Int J Heat Fluid Flow 30:768–777
Cioncolini A, Scenini F, Duff J, Szolcek M, Curioni M (2016) Choked cavitation in micro-orifices: an experimental study. Exp Thermal Fluid Sci 74:49–57
Lee HJ, Jin Y-I, Choi H, Hwang K-Y (2017) Hydraulic characterization of high temperature hydrocarbon liquid jets. Int J Heat Fluid Flow 65:166–176
Lee HJ, Choi H, Hwang K-Y, Park D-C, Min S (2017) Numerical study of choked cavitation in high temperature hydrocarbon liquid jets. Int J Heat Fluid Flow 68:114–125
Payri R, Guardiola C, Salvador FJ, Gimeno J (2004) Critical cavitation number determination in diesel injection nozzles. Exp Tech 28:49–52
Lee HJ, Choi H, Jin Y-I, Hwang K-Y, Park D-C, Min S (2018) Effect of nozzle inlet geometry in high temperature hydrocarbon liquid jets. Int J Heat Fluid Flow 74:1–14
Lee HJ, Choi H, Park D-C (2018) Hydraulic characteristics of high temperature hydrocarbon liquid jets with various orifice geometries. Acta Astronaut 152:657–666
Bruno TJ, Huber ML, Laesecke A, Lemmon EW, Perkins RA (2006) Thermochemical and thermophysical properties of JP-10, NISTIR 6640, national institute of standards and technology
Coordinating Research Council (2004) Handbook of aviation fuel properties, 3rd ed, CRC report no. 635
Singh SG, Bhide RP, Duttagupta SP, Puranik BP, Agrawal A (2009) Two-phase flow pressure drop characteristics in trapezoidal silicon microchannels. IEEE Trans Compon Packaging Technol 32(4):887–900
Duryodhan VS, Singh A, Singh SG, Agrawal A (2015) Convective heat transfer in diverging and converging microchannels. Int J Heat Mass Transf 80:424–438
Xing Y, Guo Y, Li D, Fang W, Lin R (2007) Measurement of bubble point vapor pressure for systems of JP-10 with ethanol. Energy Fuels 21:1048–1051
Beckwith TG, Thomas G, Marangoni RD, Lienhard JH (1993) Mechanical measurements. Addison Wesley, New York
Vieira MM, Simoes-Moreira JR (2007) Low-pressure flashing mechanisms in iso-octane liquid jets. J Fluid Mech 572:121–144
Lamanna G, Kamoun H, Weigand B, Steelant J (2014) Towards a unified treatment of fully flashing sprays. Int J Multiph Flow 58:168–184
Edwards T (2006) Cracking and deposition behavior of supercritical hydrocarbon aviation fuels. Combust Sci Technol 178:307–334
Hou L-Y, Dong N, Ren Z-Y, Zhang B, Hu S-L (2014) Cooling and coke deposition of hydrocarbon fuel with catalytic steam reforming. Fuel Process Technol 128:128–133
Fox RW, McDonald AT, Pritchard PJ (2004) Introduction to fluid mechanics, 6th edn. Wiley, Hoboken