● 摘要
机载分子筛制氧系统利用分子筛材料的变压吸附分离原理产生富氧气体供到飞行员呼吸系统,以保障飞行员高空飞行时的生命安全。由于它可以长时间连续产氧,取消了地面后勤保障,改变了续航时间受携带量制约的局面,因此逐渐成为各国军用飞机氧源的必然选择。为了适应新一代战斗机高性能的需要,本文开展针对大流量、高性能新型机载分子筛制氧系统的研究工作。
本文设计了三种长径比不同,内腔容积相同的分子筛筛床,并结合实际条件制作出来。在筛床内布置了一系列的温度和压力测点,以期准确、全面的测量筛床内的温度和压力分布。设计并制作了符合实验要求的实验段管路系统,能够有效测量需要的参量数值。其次,本文设计并搭建了能够满足实验需要的实验台,包含气源测控系统、真空度调节系统、测控软件系统、数据采集系统。最后,针对不同工况,设计并进行了分子筛制氧系统筛床机理研究的各项实验,并对数据进行了系统分析。
本文得出结论,分子筛制氧系统在吸附制氧的过程中,产氧性能受到各种因素的影响,比较重要的因素有分子筛材料、分子筛填装质量、吸附压力、入口气体流量、入口气体温度、入口气体湿度、真空度以及分子筛床几何尺寸等等。分子筛制氧吸附过程是一个放热和压降的过程,分子筛制氧系统产品气的氧浓度变化和筛床内温升、压降的幅度变化成正比例关系,在分子筛材料、分子筛填装质量、吸附压力相同的情况下,产品气氧浓度随入口气体的流量增大而减小、随入口气体的湿度增大而减小,随真空度的增大而增大,随分子筛筛床长径比的增加而增大,并在入口气体的温度为20oC左右时达到峰值。
最后,本文对进一步研究对分子筛制氧系统的现实意义给出了建议。
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