摘(zhāi)要：論述了液(ye)體火箭發動(dong)機用過氧化(huà)氫作爲推進(jin)劑進行試驗(yàn)的過程中流(liú)量測量可采(cǎi)用的方式。提(tí)出了壓差式(shi)孔闆流量計(jì) 測量和角接(jie)式取壓結構(gòu)在過氧化氫(qing)/煤油發動機(jī)試🏒驗中的應(yīng)用技術。針對(duì)過氧化氫/煤(mei)油發動機試(shì)驗中流量測(ce)量提出了研(yan)究需要解決(jué)的關鍵技術(shu)。
1引言
　　在過氧(yang)化氫/煤油發(fā)動機試驗中(zhōng)，因爲過氧化(huà)氫的特殊性(xìng)質，決定了試(shi)驗系統在組(zu)建時對管道(dao)、閥門等組件(jiàn)材料有特殊(shu)要求。又因發(fa)動機爲擠壓(yā)式工作，因此(cǐ)，在流量計選(xuǎn)材🐅時必須🤟從(cong)過氧化氫的(de)相容性和強(qiáng)度兩方面同(tong)時考慮。
因爲(wei)1Cr18Ni9Ti與過氧化氫(qīng)爲二級相容(rong)，同時，它在材(cai)料方面🔆具🤩有(yǒu)很好的綜合(hé)力學性能，可(ke)用于高壓擠(jǐ)壓式試驗系(xi)統中📞。因此在(zài)流量計選材(cái)時可采用1Cr18Ni9Ti材(cái)料。
　　在用于過(guò)氧化氫系統(tǒng)時，常規的流(liú)量計有 渦輪(lun)流量計 、 靶式(shi)流量計 、質量(liang)流量計等。但(dàn)其測量方式(shi)、密封形式及(ji)材質方面都(dōu)因爲與過氧(yang)化氫出現不(bu)同程度的不(bú)相容現😍象而(er)無法正常使(shi)用🏒。因此，在過(guo)氧化氫/煤油(you)發動機試驗(yàn)的研制過程(chéng)中，必須盡快(kuai)👉地解決流量(liàng)的測量問題(ti)，同時，應該盡(jin)可能提高流(liú)量計的安全(quán)性和可📞靠性(xing)研究工作。
孔(kong)闆流量計 的(de)結構簡單，材(cái)質方面可完(wán)全采用與過(guò)氧化氫相容(rong)的材料，密封(feng)的實現也較(jiào)爲容易，同時(shí)設計壓力♈在(zai)選擇時無局(ju)限性。孔闆流(liú)量計在實際(jì)使用當中，通(tōng)過對孔闆前(qián)、後壓力✨的測(ce)量來轉化成(cheng)流量的測量(liang)。因此壓力的(de)獲得應力求(qiu)準☔确，在設計(ji)上采用了角(jiao)接式取壓結(jie)構。
　　壓差式孔(kǒng)闆流量計适(shì)用于圓管流(liu)的流量測量(liàng)。在管内🐇設置(zhi)😍孔📞闆，當有流(liu)體流過時，在(zai)其上、下遊側(ce)之間就🈲會産(chan)生靜壓差。在(zai)有關參數已(yi)知的條件下(xià)，該靜壓力與(yǔ)流體流量之(zhī)間有确定的(de)數值關系（詳(xiang)見孔闆計算(suàn)）。
2孔闆流量計(ji)的設計結構(gòu)
2.1孔闆的技術(shù)要求
　　孔闆的(de)結構如圖1所(suo)示。孔闆的上(shang)遊端面應是(shì)平整的，其🌈表(biao)面任何兩點(diǎn)的連線對垂(chuí)直于中心線(xiàn)平面的斜率(lü)應小于1％。此時(shí)，可忽略孔闆(pǎn)表面上不可(ke)避免的、肉眼(yǎn)看不見的局(ju)部缺陷。在與(yǔ)孔闆同心的(de)直徑不小于(yu)1.5d的圓的範圍(wei)内，應保證孔(kong)闆上遊端面(mian)的粗👌糙度準(zhǔn)則dRa410?≤。下遊端面(mian)應是平整的(de)，而且平行于(yú)上遊👅面。

孔闆(pǎn)厚度E、銳孔厚(hòu)度e及斜角F的(de)确定如下：
(1)銳(rui)孔厚度e應在(zài)0.005D和0.02D之間，在銳(rui)孔上任何點(diǎn)所測得的e值(zhí)之間🤞的差🌍不(bú)得大于0.001D。
(2)孔闆(pan)厚度E應在e和(he)0.05D之間，在孔闆(pǎn)上任何點所(suǒ)測得的E值之(zhī)間的差不得(dé)大于0.001D。
(3)如果孔(kong)闆厚度E超過(guò)了銳孔厚度(dù)e，則孔闆下遊(you)應做成傾🏃斜(xié)面，斜面應加(jia)工得光滑。斜(xie)面角應在30°～45°之(zhī)間。
(4)邊緣G、H、I應是(shì)尖銳的既無(wú)劃痕也無毛(máo)刺。
　　銳孔應是(shì)圓筒形的，并(bing)垂直于上遊(you)端面。孔徑d值(zhí)應至👈少取四(si)🌐個不同測量(liàng)方向直徑的(de)平均值。這四(sì)個😄直徑🤞應按(an)彼此大緻🌏相(xiàng)等的角距離(lí)分布在幾個(gè)軸向平面内(nèi)。任何🌈孔徑的(de)單測值與平(ping)均🛀🏻直徑之差(cha)不應大于0.05％。
2.2孔(kǒng)闆流量計的(de)安裝
　　在實際(jì)的設計當中(zhōng)，孔闆應設計(jì)爲可拆卸式(shi)結構，一種孔(kong)闆不可能适(shì)應任何工況(kuàng)。即在所有的(de)工作區間，孔(kǒng)闆的流出系(xi)數并非恒定(dìng)不變。在孔闆(pan)的設計區内(nei)❄️工作時，流量(liàng)的測量值可(ke)信度較高，在(zai)非設計區内(nei)工作時，流量(liang)的測量值可(ke)能會出🈲現失(shī)真現🔅象。按照(zhào)試驗時貯箱(xiāng)的工作壓力(li)對法蘭進行(hang)結構設計。連(lian)接形💯式見圖(tu)2。
　　 在使用中，孔(kong)闆結構可設(she)計爲放大狀(zhuàng)态下的密封(fēng)墊。兩頭采用(yong)☂️活套法蘭結(jie)構，與管路連(lian)接，中間爲起(qi)⭐密封作用的(de)孔闆。在孔闆(pan)⛱️的前、後分别(bie)設置取壓孔(kǒng)，以此獲得壓(yā)力參數。用靠(kao)肩圈和孔闆(pǎn)在對接時形(xing)成的内腔來(lái)實現取壓環(huan)的結構。
這種(zhǒng)結構在完成(cheng)有效密封的(de)前提下，使角(jiǎo)接式取壓結(jié)構在連💰接的(de)過程中得到(dào)了實現。從而(er)提高了孔闆(pǎn)🐕流量計安裝(zhuang)和使用的高(gao)可靠度要求(qiu)。

2.3角接取壓形(xíng)式
　　孔闆流量(liang)計在實際的(de)使用過程中(zhong)，不但應實現(xian)管✌️路的連接(jiē)和密封，同時(shí)應滿足角接(jie)式取壓結構(gou)的設計要求(qiú)。
　　取壓的方式(shi)較多，将孔闆(pǎn)用于流量測(ce)量時，爲降低(di)流量的🎯測量(liàng)誤差，采取了(le)角接取壓結(jie)構。角接取壓(ya)的結💛構形式(shi)見圖3所示。

　　取(qǔ)壓口的中心(xīn)線與孔闆的(de)相應端面之(zhī)間的間距等(děng)于取🈲壓口直(zhi)徑的一半或(huò)等于取壓口(kou)本身寬度之(zhi)半，這樣，穿透(tou)管壁的取壓(yā)口與孔闆兩(liang)端面正好取(qu)平。圖3參數的(de)取值如下：a爲(wèi)環隙寬度，對(duì)任意β值在測(ce)量清潔流體(tǐ)的流量時，1mm≤a≤10mm；C和(hé)C′爲上遊和下(xia)遊的環的長(zhǎng)度，不應大于(yú)0.5D；f爲厚度，應大(dà)于或等于環(huan)隙寬度a的🐉兩(liang)倍；g×h爲環室😍的(de)橫截面積，應(ying)大于或等于(yú)連接環室‼️與(yu)管子内部的(de)開🧑🏾‍🤝‍🧑🏼口總面積(jī)的一半；j爲直(zhí)徑，連接環室(shi)和二次裝置(zhi)的取🧡壓口是(shì)管壁取壓，穿(chuān)透處呈圓形(xing)，j應在4～10mm之❤️間.
3壓(ya)差式孔闆流(liú)量計的設計(jì)計算
流量的(de)計算公式如(ru)下：

　　w爲管道橫(heng)截面積上流(liu)體運動的平(píng)均速度，m/s；d爲孔(kǒng)闆孔徑；D爲管(guan)道直徑；υ爲流(liú)體的運動粘(zhan)性系數；L1=l1/D是上(shang)遊♈取壓口到(dào)孔闆上遊端(duān)面的距離除(chu)以管徑的商(shāng)；L2′=l2′/D是下遊取壓(yā)口到孔闆下(xia)遊端面的距(ju)離除以管徑(jìng)的商（角接取(qu)壓時L1和L2′取0）；β=d/D，爲(wei)直徑比；ρ=1390kg/m3，爲過(guo)氧化氫的密(mi)度；E爲漸近速(su)度系數；ε爲膨(péng)脹✔️系數；?p爲孔(kǒng)闆✏️上、下遊側(ce)之⚽間的壓差(chà)；p1是上遊側壓(yā)力；k爲等熵系(xi)數。
　　在已知各(ge)項設計參數(shu)如質量流量(liàng)qm、壓差?p、上遊側(cè)壓力🌈p1及推進(jìn)劑各種性能(néng)參數的情況(kuàng)下，代入流量(liàng)計算公式，反(fan)求β或🍉d，既可确(què)定🈚孔闆的尺(chi)寸。
在使用工(gōng)質爲過氧化(huà)氫時，流量計(jì)算的公式可(ke)簡化爲：

表1是(shì)在預設的三(sān)種設計狀态(tai)下（其餘參數(shu)已知）計算⭐程(chéng)序得♍到的孔(kǒng)闆結構尺寸(cun)。

4壓差式孔闆(pǎn)流量計的設(she)計驗證
　　試驗(yan)準備階段，按(an)上述工況2和(hé)工況3分别計(ji)算的結果制(zhì)作🥵孔闆各一(yi)個，參照要求(qiu)的流量，在冷(lěng)調時，流量接(jie)近工況3狀态(tai)。因此，在試驗(yàn)系統上安裝(zhuang)這種設計狀(zhuàng)态的孔闆💔，冷(lěng)調時✊系統上(shàng)串接一渦輪(lún)流量計🥰，用它(ta)來校準孔闆(pan)流量計。通過(guo)多種流量的(de)調整發現，在(zai)小流量和大(da)流量兩㊙️種狀(zhuàng)态下工作時(shí)，孔闆的流出(chu)系數差異較(jiao)大。在額定流(liú)量下進行三(san)次調試（額定(ding)流量🌂接近設(she)計流量），流出(chu)系數爲恒定(ding)值。這樣，也進(jin)一步驗證了(le)孔🔴闆流量計(jì)設計的有效(xiao)性和準确性(xing)。同時，該孔闆(pan)流量計參加(jiā)了兩次過氧(yang)化氫/煤✍️油試(shì)驗，對該種流(liú)量計結構設(she)計的可行性(xing)也得到了驗(yan)證。

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