一種大深寬比變截面換熱通道的制作方法
【專利摘要】該技術(shù)屬于換熱通道【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種大深寬比變截面換熱通道。燃燒室外周為燃燒室室壁，燃燒室室壁的內(nèi)側(cè)為燃燒室內(nèi)壁，外側(cè)為燃燒室外壁，側(cè)面為肋條，燃燒室內(nèi)壁、燃燒室外壁與肋條共同圍成換熱通道。燃燒室左側(cè)為燃氣入口，右側(cè)為燃氣出口。在換熱通道右側(cè)上下兩端，燃燒室內(nèi)壁與燃燒室外壁之間為冷卻劑入口7，在換熱通道左側(cè)上下兩端，燃燒室內(nèi)壁3與燃燒室外壁4之間為冷卻劑出口8，冷卻劑由冷卻劑入口7流入，由冷卻劑出口8流出。本實用新型換熱通道采用大深寬比結(jié)構(gòu)，對流換熱效率高，流阻相對較??；沿燃燒室軸向不同位置，根據(jù)熱流密度的分布采用不同變截面的換熱通道，可以實現(xiàn)燃燒室氣壁溫和流阻最優(yōu)配置。
【專利說明】—種大深寬比變截面換熱通道

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]該技術(shù)屬于換熱通道領(lǐng)域，具體涉及一種大深寬比變截面換熱通道。

【背景技術(shù)】
[0002]再生冷卻是目前液體火箭發(fā)動機燃燒室內(nèi)壁熱防護使用最廣泛的一種方法，利用推進劑在噴入燃燒室之前先通過燃燒室壁上的冷卻通道進行冷卻。
[0003]高壓大熱流燃燒室內(nèi)壁在工作過程中要承受較大的交變高低溫差應力和壓差應力的耦合作用，工作環(huán)境非常惡劣，熱防護相當困難，沿用傳統(tǒng)的再生冷卻防護已難以滿足多次起動以及飛行過載情況下高室壓高混合比長時間工作的惡劣工況，多次長時工作后，燃燒室再生冷卻通道內(nèi)壁會出現(xiàn)穿透性裂紋。對于高壓大熱流燃燒室，由于發(fā)動機渦輪泵增壓能力的限制，不能一味的依靠增加冷卻通道的許用壓降來提高冷卻能力，需要設(shè)計一種可以實現(xiàn)燃燒室氣壁溫和流阻最優(yōu)配置，既確保燃燒室內(nèi)壁在大熱流下的安全可靠熱防護，又減少冷卻介質(zhì)壓降需求的新型換熱通道。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本實用新型的目的在于:提供一種適用于于高壓大熱流燃燒室，可以實現(xiàn)燃燒室氣壁溫和流阻最優(yōu)配置。
[0005]本實用新型的技術(shù)方案如下:一種大深寬比變截面換熱通道，包括燃燒室室壁、換熱通道、燃燒室，所述燃燒室外周為燃燒室室壁，燃燒室室壁的內(nèi)側(cè)為燃燒室內(nèi)壁，外側(cè)為燃燒室外壁，側(cè)面為肋條，燃燒室內(nèi)壁、燃燒室外壁與肋條共同圍成換熱通道，燃燒室左側(cè)為燃氣入口，右側(cè)為燃氣出口，燃氣由燃氣入口進入，由燃氣出口噴出；在換熱通道右側(cè)上下兩端，燃燒室內(nèi)壁與燃燒室外壁之間為冷卻劑入口，在換熱通道左側(cè)上下兩端，燃燒室內(nèi)壁與燃燒室外壁之間為冷卻劑出口。
[0006]所述換熱通道采用大深寬比結(jié)構(gòu)，即通道深度與寬度的比值控制在6?9，其底部厚度控制在0.5?1.0_。
[0007]所述換熱通道深度與寬度的比值控制在7?8。
[0008]所述換熱通道深度與寬度的比值控制在8?9。
[0009]所述換熱通道深度與寬度的比值控制在6?7。
[0010]所述燃燒室內(nèi)壁3采用高熱導率的銅合金通過銑槽加工制成。
[0011]所述燃燒室外壁為高強度合金或電鑄鎳制成，采用擴散焊或電鑄的方式與燃燒室內(nèi)壁結(jié)合。
[0012]本實用新型的顯著效果在于:換熱通道采用大深寬比結(jié)構(gòu)，對流換熱效率高，流阻相對較?。谎厝紵逸S向不同位置，根據(jù)熱流密度的分布采用不同變截面的換熱通道，可以實現(xiàn)燃燒室氣壁溫和流阻最優(yōu)配置，既確保燃燒室內(nèi)壁在大熱流下的安全可靠熱防護，又減少冷卻介質(zhì)壓降需求的新型換熱通道。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1為本實用新型所述的一種大深寬比變截面換熱通道平面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0014]圖2為圖1的A-A視圖；
[0015]圖3為圖1的B-B視圖；
[0016]圖4為圖1的C-C視圖；
[0017]圖中:1換熱通道、2肋條、3燃燒室內(nèi)壁、4燃燒室外壁、5燃氣入口、6燃氣出口、7冷卻劑進口、8冷卻劑出口、9燃燒室。

【具體實施方式】
[0018]下面結(jié)合附圖及具體實施例對本實用新型作進一步詳細說明。
[0019]本實用新型為一種大深寬比變截面換熱通道，燃燒室9外周為燃燒室室壁，燃燒室室壁的內(nèi)側(cè)為燃燒室內(nèi)壁3，外側(cè)為燃燒室外壁4，側(cè)面為肋條2，燃燒室內(nèi)壁3、燃燒室外壁4與肋條2共同圍成換熱通道I。燃燒室9左側(cè)為燃氣入口 5，右側(cè)為燃氣出口 6，工作過程中，燃氣由燃氣入口 5進入，由燃氣出口 6噴出。在換熱通道I右側(cè)上下兩端，燃燒室內(nèi)壁3與燃燒室外壁4之間為冷卻劑入口 7，在換熱通道左側(cè)上下兩端，燃燒室內(nèi)壁3與燃燒室外壁4之間為冷卻劑出口 8，冷卻劑由冷卻劑入口 7流入，由冷卻劑出口 8流出。通過冷卻劑和燃氣之間強烈的熱交換，將熱量帶走，以保持燃燒室內(nèi)壁3工作在材料的許用溫度范圍之內(nèi)。
[0020]換熱通道I采用大深寬比結(jié)構(gòu)，即通道深度與寬度的比值控制在6?9，其底部厚度控制在0.5?1.0mm0所述的換熱通道I沿燃燒室軸向不同位置，根據(jù)熱流密度的分布采用不同變截面的換熱通道。在熱流密度最大的燃燒室喉部附近區(qū)域采用B-B截面所示的通道深度和寬度的換熱通道，其通道深度與寬度的比為8?9 ;在熱流密度較小的燃氣入口 5附近采用A-A截面所示的通道深度和寬度的換熱通道，其通道深度與寬度的比為7?8 ;在熱流密度最小的燃氣出口 6附近采用C-C截面所示的通道深度和寬度的換熱通道，其通道深度與寬度的比為6?7。
[0021]燃燒室內(nèi)壁3采用高熱導率的銅合金通過銑槽加工制成，燃燒室外壁4采用擴散焊或電鑄的方式與燃燒室內(nèi)壁3結(jié)合，材料采用高強度合金或電鑄鎳。
【權(quán)利要求】
1.一種大深寬比變截面換熱通道，其特征在于:包括燃燒室室壁、換熱通道(I)、燃燒室(9)，所述燃燒室(9)外周為燃燒室室壁，燃燒室室壁的內(nèi)側(cè)為燃燒室內(nèi)壁(3)，外側(cè)為燃燒室外壁(4)，側(cè)面為肋條(2)，燃燒室內(nèi)壁(3)、燃燒室外壁(4)與肋條(2)共同圍成換熱通道(I)，燃燒室(9)左側(cè)為燃氣入口(5)，右側(cè)為燃氣出口(6)，燃氣由燃氣入口(5)進入，由燃氣出口(6)噴出；在換熱通道(I)右側(cè)上下兩端，燃燒室內(nèi)壁(3)與燃燒室外壁(4)之間為冷卻劑入口(7)，在換熱通道左側(cè)上下兩端，燃燒室內(nèi)壁(3)與燃燒室外壁⑷之間為冷卻劑出口(8)。
2.據(jù)權(quán)利要求1所述的一種大深寬比變截面換熱通道，其特征在于:所述換熱通道(I)采用大深寬比結(jié)構(gòu)，即通道深度與寬度的比值控制在6?9，其底部厚度控制在0.5?1.0mnin
3.據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種大深寬比變截面換熱通道，其特征在于:所述換熱通道(I)深度與寬度的比值控制在7?8。
4.據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種大深寬比變截面換熱通道，其特征在于:所述換熱通道(I)深度與寬度的比值控制在8?9。
5.據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種大深寬比變截面換熱通道，其特征在于:所述換熱通道(I)深度與寬度的比值控制在6?7。
6.據(jù)權(quán)利要求1所述的一種大深寬比變截面換熱通道，其特征在于:所述燃燒室內(nèi)壁(3)采用高熱導率的銅合金通過銑槽加工制成。
7.據(jù)權(quán)利要求1所述的一種大深寬比變截面換熱通道，其特征在于:所述燃燒室外壁(4)為高強度合金或電鑄鎳制成，采用擴散焊或電鑄的方式與燃燒室內(nèi)壁(3)結(jié)合。
【文檔編號】F23M5/08GK204006121SQ201420403465
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2014年7月21日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月21日
【發(fā)明者】丁兆波, 許曉勇, 孫紀國, 王維彬, 喬桂玉, 田原, 趙世紅, 高翔宇, 李丹琳, 劉紅珍, 王召, 程鵬, 王仙 申請人:北京航天動力研究所