بررسی تجربی سیستم خنک‏ کاری با اسپری آب دیفیوزر خروجی گاز مافوق صوت

Abstract

به ‌منظور آزمون عملکرد موتور‏های مورد استفاده در ارتفاعات بالا از سکوی شبیه‌‏ساز ارتفاع مجهز به دیفیوزر خروجی گاز مافوق‌صوت استفاده می‏شود. غالباً، دمای گاز خروجی از نازل این موتورها بسیار بالاتر از حد تحمل بدنه فلزی دیفیوزر است. در تست موتورهای سوخت جامد برخورد ذرات اکسید آلومینیوم با دمای بالاتر از 2500 درجه سانتی‌گراد به دیواره دیفیوزر شرایط انتقال حرارت را در محل برخورد بحرانی می‏کند. هدف تحقیق حاضر ارزیابی روش خنک‌کاری با اسپری آب بدنه فلزی یک دیفیوزر با انجام تست‏های تجربی با یک موتور سوخت جامد آزمایشگاهی می‏باشد. ابتدا به منظور شناسایی نقاط بحرانی دمایی، تست موتور با فشار متوسط 60 بار و دمای محفظه 3100 درجه سانتی‌گراد در شبیه‏ساز خلاء بدون خنک‏کاری دیفیوزر فلزی انجام شده است. نتایج حاکی از رسیدن دمای بدنه دیفیوزر در ناحیه ورودی و همگرایی به دمای بالاتر از 1500 درجه سانتی‌گراد است، به طوری که منجر به ذوب و سوراخ شدن بدنه دیفیوزر در این ناحیه شده است. در ادامه دو تست دیگر با فشارهای موتور میانگین 33 و 55 بار به همراه خنک‏کاری بدنه دیفیوزر با اسپری آب انجام شده است. نتایج نشان می‏دهد که در دو تست خنک‌کاری انجام شده بیشترین دما در سطح بیرونی دیفیوزر به مقادیری کمتر از 200 و 400 درجه سانتی‌گراد رسیده و تا انتهای تست ثابت مانده است. همگرا شدن بیشینه دماهای ثبت شده در سطح بیرونی دیفیوزر به دماهای مورد انتظار در این تست‌ها تاییدی بر عملکرد مناسب سیستم خنک‏کاری طراحی شده می‌باشد.