[发明专利]一种大深宽比变截面换热通道

说明书

技术领域

该技术属于换热通道领域，具体涉及一种大深宽比变截面换热通道。

背景技术

再生冷却是目前液体火箭发动机燃烧室内壁热防护使用最广泛的一种方法，利用推进剂在喷入燃烧室之前先通过燃烧室壁上的冷却通道进行冷却。

高压大热流燃烧室内壁在工作过程中要承受较大的交变高低温差应力和压差应力的耦合作用，工作环境非常恶劣，热防护相当困难，沿用传统的再生冷却防护已难以满足多次起动以及飞行过载情况下高室压高混合比长时间工作的恶劣工况，多次长时工作后，燃烧室再生冷却通道内壁会出现穿透性裂纹。对于高压大热流燃烧室，由于发动机涡轮泵增压能力的限制，不能一味的依靠增加冷却通道的许用压降来提高冷却能力，需要设计一种可以实现燃烧室气壁温和流阻最优配置，既确保燃烧室内壁在大热流下的安全可靠热防护，又减少冷却介质压降需求的新型换热通道。

发明内容

本发明的目的在于：提供一种适用于于高压大热流燃烧室，可以实现燃烧室气壁温和流阻最优配置。

本发明的技术方案如下：一种大深宽比变截面换热通道，包括燃烧室室壁、换热通道、燃烧室，所述燃烧室外周为燃烧室室壁，燃烧室室壁的内侧为燃烧室内壁，外侧为燃烧室外壁，侧面为肋条，燃烧室内壁、燃烧室外壁与肋条共同围成换热通道，燃烧室左侧为燃气入口，右侧为燃气出口，燃气由燃气入口进入，由燃气出口喷出；在换热通道右侧上下两端，燃烧室内壁与燃烧室外壁之间为冷却剂入口，在换热通道左侧上下两端，燃烧室内壁与燃烧室外壁之间为冷却剂出口。

所述换热通道采用大深宽比结构，即通道深度与宽度的比值控制在6～9，其底部厚度控制在0.5～1.0mm。

所述换热通道深度与宽度的比值控制在7～8。

所述换热通道深度与宽度的比值控制在8～9。

所述换热通道深度与宽度的比值控制在6～7。

所述燃烧室内壁3采用高热导率的铜合金通过铣槽加工制成。

所述燃烧室外壁为高强度合金或电铸镍制成，采用扩散焊或电铸的方式与燃烧室内壁结合。

本发明的显著效果在于：换热通道采用大深宽比结构，对流换热效率高，流阻相对较小；沿燃烧室轴向不同位置，根据热流密度的分布采用不同变截面的换热通道，可以实现燃烧室气壁温和流阻最优配置，既确保燃烧室内壁在大热流下的安全可靠热防护，又减少冷却介质压降需求的新型换热通道。

附图说明

图1为本发明所述的一种大深宽比变截面换热通道平面结构示意图；

图2为图1的A-A视图；

图3为图1的B-B视图；

图4为图1的C-C视图；

图中：1换热通道、2肋条、3燃烧室内壁、4燃烧室外壁、5燃气入口、6燃气出口、7冷却剂进口、8冷却剂出口、9燃烧室

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步详细说明。

本发明为一种大深宽比变截面换热通道，燃烧室9外周为燃烧室室壁，燃烧室室壁的内侧为燃烧室内壁3，外侧为燃烧室外壁4，侧面为肋条2，燃烧室内壁3、燃烧室外壁4与肋条2共同围成换热通道1。燃烧室9左侧为燃气入口5，右侧为燃气出口6，工作过程中，燃气由燃气入口5进入，由燃气出口6喷出。在换热通道1右侧上下两端，燃烧室内壁3与燃烧室外壁4之间为冷却剂入口7，在换热通道左侧上下两端，燃烧室内壁3与燃烧室外壁4之间为冷却剂出口8，冷却剂由冷却剂入口7流入，由冷却剂出口8流出。通过冷却剂和燃气之间强烈的热交换，将热量带走，以保持燃烧室内壁3工作在材料的许用温度范围之内。

换热通道1采用大深宽比结构，即通道深度与宽度的比值控制在6～9，其底部厚度控制在0.5～1.0mm。所述的换热通道1沿燃烧室轴向不同位置，根据热流密度的分布采用不同变截面的换热通道。在热流密度最大的燃烧室喉部附近区域采用B-B截面所示的通道深度和宽度的换热通道，其通道深度与宽度的比为8～9；在热流密度较小的燃气入口5附近采用A-A截面所示的通道深度和宽度的换热通道，其通道深度与宽度的比为7～8；在热流密度最小的燃气出口6附近采用C-C截面所示的通道深度和宽度的换热通道，其通道深度与宽度的比为6～7。

燃烧室内壁3采用高热导率的铜合金通过铣槽加工制成，燃烧室外壁4采用扩散焊或电铸的方式与燃烧室内壁3结合，材料采用高强度合金或电铸镍。