申请人信息
申请人ID:154454496
真实姓名:邢珈凡
自我介绍:邢珈凡,生于2005年5月,现就读于潍坊文华学校初三(九)年级。于五年级时接触到科创论坛,在科创发帖数十,完成了RNX20mm发动机的研制,主持sort射电望远镜的建设并用它观测到了月球,参加信息学竞赛曾获普及组一等奖,在学校里发射过一枚表演火箭。爱好有天文,计算机编程,电子技术,业余无线电(听收音机),航空航天,书法等。
申请方式:个人
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项目信息
150N气氧煤油发动机辐射冷却可行性验证
学科分类:喷气推进研究周期:180 天
摘要
研究石墨和几种水泥用于辐射冷却的可行性:测量这几种材料在高温下的热导率和比热容,测试其耐高温能力(如会不会出现裂纹或者分解)。测试几种耐高温黑色涂料的发射率和抗氧化性能。
关键词

一、项目背景

液体火箭发动机(LRE,下文简称液机)是一种利用液体化学物质所储存的化学能产生推力,从而推动飞行器飞行的装置。液机由于工作时间长,燃气温度高,且燃气接触壁面使得其冷却就变得十分重要。

现在液机主流的冷却方式有再生冷却,烧蚀冷却,容热冷却,液膜冷却,辐射冷却等。再生冷却一般用于大推力发动机,其优势在于冷却效果好,材料成本低廉,但是加工略繁琐,且对于液氧-长链烷烃组合而言,若使用液氧冷却,需要冷却夹套使用抗氧化材料,若使用燃料冷却,则有燃料结焦堵塞管路的可能性。烧蚀冷却的优势在于结构简单轻便,但是不利于长时间工作。容热冷却的结构特别简单轻便,但工作时间只能在几秒左右。液膜冷却可以长时间工作,但是需要精密加工且壁面温度较高(?)。辐射冷却适合小推力发动机/喷管扩张段,结构简单粗暴,但是需要热强材料。

所以对于高空工作的小推力发动机或者小火箭的起飞级发动机,使用辐射冷却是可行的。但是辐射冷却需要的热强材料(如铌合金,铼,钨钼,镍基合金等)成本极高(堪比黄金)且难以加工。而石墨和耐火水泥作为相对廉价且易于加工的热强材料,或许可以用于小推力液体火箭发动机的辐射冷却外壳。

二、研究目标

研究石墨和几种水泥用于辐射冷却的可行性:测量这几种材料在高温下的热导率和比热容,测试其耐高温能力(如会不会出现裂纹或者分解)。测试几种耐高温黑色涂料的发射率和抗氧化性能。

三、前期积累

在开始此项目前我已经完成的部分:

简单机械加工技术;火箭原理;推进剂热力学计算;喷管设计与优化;推力测试;热辐射估测温度;简单控制电路设计制造。

为了此项目我已经完成的部分:

简单机械设计;各类材料常识;流体力学常识;基础传热学;一维CFD仿真,一维传热仿真。

还需要学习研究的部分:

简单的机械加工;电炉子的设计与制造;耐高温涂料常识。

四、理论与研究方案

4-1 理论知识 

对于大平板传热有:E/t=λA(θ2-θ1)/ι

式中E是在时间t内所传递的能量,A为截面积,ι为长度,θ2和θ1分别为两个截面的温度。

而利用红外测温仪又可以测出其辐射散热功率,从而可以求解出其热导率。

将待测物体放入电炉中,根据电炉升温曲线与未放入物体时的不同即可推出其比热容。

4-2 研究方案

1 设计制造一台可以工作到1273K以上的电炉,炉膛内装热电偶。

2 热导率测试:将石墨,硫铝酸盐水泥体系,铝酸钙水泥体系,铁铝酸盐水泥体系,氧化铝陶瓷等几种待测材料制成边长10cm,厚度较小的板材,两面涂敷黑色涂料,一面安装上热电偶,然后固定在炉子上,有热电偶一面正对空气,无热电偶一面朝向炉膛内部。炉子通电,在不同温度下采集两热电偶数据,用红外测温仪测量其外表面温度(预先设置黑度系数为1),然后把这三项数据代入相关方程里,解出热导率-温度曲线。

3 比热容测试:将一定质量的试样放入炉膛中,盖上盖子,恒定功率加热至800摄氏度以上测量炉膛温度变化,对比与空炉时的加热的温度曲线,解出比热容。

4 成果展现:发表论文,可能会参加有关竞赛,在论坛发表总结性帖子与经验介绍,把在此过程中研制的一些网友比较需要的器材做成套件或成品出售。


资金预算
用途 规格型号 单价(元) 数量 单位 合计(元)
电表 20 1 20
各类耐高温材料(包括试样与炉膛材料) 50 1 50
石墨板 15 1 15
炉膛涂料 10 1 10
黑色涂料 15 1 15
红外测温仪(二手货/租借) 90 1 90
申请金额 200 元
实际花费
用途 规格型号 单价(元) 数量 单位 合计(元)
未使用 0 0 0
实际花费 0 元,应退金额 200 元,申请人已退款
拨款详情
该资助项目由系统自动放款,未经过人工审查
序号 金额 状态
第 1 期 200 元 已拨款
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结题报告
项目状态
提交申请
第 1 期拨款 200 元
结题
退款 200 元
最新进展
提交申请表
申请第 1 期拨款
第 1 期拨款 200元 完成
第 1 期申请人确认收款
由于项目规划调整,本项目终止。
提交结题申请
结题报告审核通过。 审核评语:该项目因故未能实质开展,申报人予以结项、退款,是负责任的行动,现批准结题。
来自:火箭技术 / 喷气推进自助服务区 / 科创基金
1
Clayton_tsai
1年7个月前
1楼

支持!

話說我的石墨下訂後直接無聲無息...

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154454496作者
1年7个月前
2楼

@Clayton_tsai 期待!

咱这些搞火箭的,还得先干泥瓦匠,铜匠铁匠,木匠,学习电工,焊工,钳工,研究糊炉子,焊铜焊铁,拌水泥,改水改电等各项技能。

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2
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ERIC20041219
1年7个月前
3楼

资磁,期待成果!!!!!!

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zx-86504
1年5个月前
4楼

话说这人都被开了还能够结题吗 sticker

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虎哥
1年5个月前
5楼

会员被开除并不天然免除结题的义务,不过对这种小项目科创基金可以决定放弃。

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154454496
进士
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学术分
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2017/02/06注册,2 个月前活动

起来!不愿做奴隶的人们!把我们的血肉筑成我们新的长城! 中华民族到了最危险的时候, 每个人被迫着发出最后的吼声。 起来!起来!起来! 我们万众一心, 冒着敌人的炮火,前进! 冒着敌人的炮火,前进! 前进!前进、进!

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