風洞真空排氣系統直接接觸傳熱過程

李偉，齊大偉，楊炯良

（成都益志科技有限責任公司，四川 成都 610000）

某燃氣流風洞采用氧氣和燃油燃燒后產生的高焓燃氣作為工作介質，形成超音速流場，模擬飛行器高速飛行時的熱環境，其真空排氣系統運行原理為大型真空泵以抽排燃氣的方式來維持風洞真空環境。該燃氣風洞中作為工作介質的燃氣，初始溫度為1227～1727℃，在氣流進入大型真空泵系統前，需要通過預噴淋方式將一定量的液態水霧化后直接噴入高焓燃氣中，利用水的汽化潛熱降低氣流溫度，噴淋后可將氣流從高溫氣體變成一定溫度下（58.5～91.8℃）處于水蒸氣飽和狀態的混合氣體，該混合氣體最大水蒸氣含量達到61.3%。隨著水蒸氣含量的增加，混合氣體的狀態體積量也相應增大，通過直接接觸換熱，使大量水蒸氣冷凝，減輕真空泵系統負荷，提高了排氣效率，在高溫燃氣風洞中具有廣闊的應用前景。雖然直接接觸換熱早已在化工、石化、能源和環保行業得到廣泛運用，但對風洞真空工藝系統尚屬首次。

目前大多數換熱冷凝的經驗公式與來流傳熱的介質、操作條件等有關，如付海玲等經過實驗推導出了戊烷-水直接接觸的換熱系數公式，李晗等則推導出了空氣-石蠟直接接觸換熱的體積Nusselt 數經驗關聯式，而胡保亭對空氣-水直接接觸換熱過程實驗研究并取得了理想的體積傳熱系數及其影響規律。可見，對于不同介質條件、換熱對象，其傳熱經驗公式也各有差異。因此本實驗……