Flujo de ebullición de nitrógeno líquido y flujo crítico de calor en canales de enfriamiento fabricados aditivamente
Autores: Ortega, Debra; Amador, Alejandro; Ahmad, Mohiuddin; Choudhuri, Ahsan; Rahman, Md Mahamudur
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
2023
Flujo de ebullición de nitrógeno líquido y flujo crítico de calor en canales de enfriamiento fabricados aditivamente
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Aeroespacial
Palabras clave
Experimental
Nitrógeno líquido
Ebullición por flujo
Minicanales
Refrigeración de motores de cohetes
Calentamiento asimétrico
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 15
Citaciones: Sin citaciones
Este documento presenta una caracterización experimental de la ebullición por flujo de nitrógeno líquido (LN) en minicanales fabricados aditivamente. Existe una necesidad urgente de esfuerzos concertados por parte de las comunidades de exploración espacial y transporte térmico para diseñar canales de enfriamiento de motores de cohetes de alto rendimiento. Una observación cercana de las lagunas en la literatura justifica una caracterización sistemática de la ebullición por flujo criogénico de pequeños canales calentados asimétricamente (3000 kg/ms y presión > 1 MPa). Como tal, este trabajo presenta los resultados de la ebullición por flujo de LN para tres canales GR-Cop42 fabricados aditivamente, calentados asimétricamente, con diámetros hidráulicos de 1.8 mm, 2.3 mm y 2.5 mm. Se han realizado veinte pruebas diferentes a un flujo másico de ~3805-14,295 kg/ms, presiones de ~1.38 y 1.59 MPa, y subenfriamiento de ~0 y 5 K. Se ha logrado un máximo de desviación del flujo crítico de calor (CHF) tipo DNB de 768 kW/m para el canal de 1.8 mm. Los resultados experimentales muestran que el CHF aumenta con el incremento de la tasa de flujo de LN (337-459 kW/m a 25-57 cm/s para el canal de 2.3 mm) y con la disminución del tamaño del canal (307-768 kW/m para los canales de 2.5-1.8 mm). Finalmente, se ha desarrollado una correlación experimental de DNB con un error absoluto medio del 10.68%.
Descripción
Este documento presenta una caracterización experimental de la ebullición por flujo de nitrógeno líquido (LN) en minicanales fabricados aditivamente. Existe una necesidad urgente de esfuerzos concertados por parte de las comunidades de exploración espacial y transporte térmico para diseñar canales de enfriamiento de motores de cohetes de alto rendimiento. Una observación cercana de las lagunas en la literatura justifica una caracterización sistemática de la ebullición por flujo criogénico de pequeños canales calentados asimétricamente (3000 kg/ms y presión > 1 MPa). Como tal, este trabajo presenta los resultados de la ebullición por flujo de LN para tres canales GR-Cop42 fabricados aditivamente, calentados asimétricamente, con diámetros hidráulicos de 1.8 mm, 2.3 mm y 2.5 mm. Se han realizado veinte pruebas diferentes a un flujo másico de ~3805-14,295 kg/ms, presiones de ~1.38 y 1.59 MPa, y subenfriamiento de ~0 y 5 K. Se ha logrado un máximo de desviación del flujo crítico de calor (CHF) tipo DNB de 768 kW/m para el canal de 1.8 mm. Los resultados experimentales muestran que el CHF aumenta con el incremento de la tasa de flujo de LN (337-459 kW/m a 25-57 cm/s para el canal de 2.3 mm) y con la disminución del tamaño del canal (307-768 kW/m para los canales de 2.5-1.8 mm). Finalmente, se ha desarrollado una correlación experimental de DNB con un error absoluto medio del 10.68%.