专利名称：空气加热器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种在航空发动机风洞试验中，为模拟M＝7超音速试验气流而给试验气体进行加热的空气加热器。
背景技术：
在超音速风洞模拟实验中，利用拉瓦尔喷管获得超音速气流，在气流膨胀过程中，由于膨胀导致气流温度大幅降低，因此需要在实验空气喷出之前将其加热，以便在其膨胀吸热后达到所需温度，目前，常用的空气加热器为采用电加热的吸热式加热器，这种加热器成本高结构复杂。
发明内容
本发明的目的在于提供一种利用氢气燃烧对试验空气加热并能补偿燃烧所消耗的氧气的空气加热器。
为达到上述目的，本发明的技术解决方案为一种空气加热器，包括直筒、进气盘和锥形筒，直筒两端分别通过发兰连接该进气盘和锥形筒；该进气盘上设有火花塞及点火氢气入口、点火空气入口和主流氢气入口及纯氧气入口，锥形筒上设有喷嘴。
进一步，所述直筒的筒壁为夹套式筒壁，该夹套式筒壁由内外两个套置在一起的不锈钢筒构成，该夹套式筒壁的末端设有进气口，前端设有出气口。
进一步，所述两不锈钢筒之间设有与所述进出气口相连通的螺旋形气体通道。
进一步，所述火花塞设于所述进气盘中央，所述点火氢气入口和点火空气入口设于最内层以火花塞为中心的同心环上，其外侧依次为分别均布于同心环上的若干个纯氧气入口和主流氢气入口。
进一步，所述主流氢气入口与水平放置的主流氢气管相连接，所述主流氢气入口包括与该主流氢气管相连通的氢集气环及连通该氢集气环与直筒内腔的进气管。
进一步，所述纯氧气入口与水平放置的纯氧气管相连接，所述纯氧气入口包括与该纯氧气管相连通的氧集气环及连通该氧集气环与直筒内腔的进气管。
进一步，所述连通氢集气环与直筒内腔的进气管与所述连通氧集气环与直筒内腔的进气管成30°夹角。
进一步，所述点火氢气入口和点火空气入口设置为与水平放置的点火氢气管及点火空气管相连接的相互成一定角度、使该两股气流在进气盘前端相交的进气管。
进一步，所述点火氢气流和点火空气流相交处距进气盘50mm。
采用上述结构后，由于加热器进气盘上设有氢气入口、氧气入口，可利用氢气燃烧的热量将加热器筒内的试验气体加热，而主流氢气流和纯氧气流的夹角为30°，使氢气、氧气均匀混合而燃烧均匀、完全；点火氢气入口和点火空气入口设于火花塞外侧的同心环上，而且两股气流相交处距进气盘一定距离，使火花塞点火容易且进气盘不会因高温而烧坏；试验空气从直筒的夹套式筒壁末端的进气口进入螺旋形通道，从前端的出气口注入加热器筒内，充分吸收了筒壁的热量，提高了热能利用率，而且本发明加热器结构简单、成本低廉。
图1为本发明的结构示意图；图2为本发明进气盘的B向视图；图3为本发明直筒筒壁的结构示意图。
具体实施例方式如图1所示，本发明空气加热器包括直筒1、进气盘2和锥形筒3，直筒1两端分别通过发兰连接该进气盘2和锥形筒3。
直筒1的筒壁为夹套式筒壁，该夹套式筒壁的末端设有进气口11，前端设有出气口12，该夹套式筒壁由内外两个套置在一起的不锈钢筒构成，该两个不锈钢筒之间设有与所述进气口11、出气口12相连通的螺旋形气体通道13，其结构如图3所示。室温空气从夹套式筒壁末端的进气口11进入螺旋形通道13，吸收了筒壁的热量后高温空气从前端的出气口12注入加热器内。
该进气盘2上设有火花塞21及点火氢气入口22、点火空气入口23和主流氢气入口24及纯氧气入口25，该进气盘采用互击射流式喷嘴，火花塞21设置于进气盘中央，采用普通航空发动机火花塞，配以汽车点火线圈；点火氢气入口22、点火空气入口23、主流氢气入口24及纯氧气入口25分别开在以火花塞21为中心的从内到外的同心环上，如图1、2所示，其中，点火氢气入口22和点火空气入口23设于最内层的以火花塞为中心的同心环上，该两股气流相交于火花塞前端；为防止火花塞和进气盘被烧坏，如图1所示，该两股气流相交处距进气盘大约为50mm；靠近点火氢气入口22和点火空气入口23的外侧是均匀分布在以火花塞为中心的同心环上的12个直径3mm的纯氧气入口25，最外层是均匀分布在同心环上的12个直径1.7mm的主流氢气入口24，为方便气体相互混合而燃烧均匀、完全，主流氢气流和纯氧气流的夹角为30°；锥形筒3上设有喷嘴31。
为方便安装并且使气流均匀，主流氢气入口24与水平放置的主流氢气管241相连接，设置于进气盘上的主流氢气入口24包括与该主流氢气管241相连通的氢集气环242及连通该氢集气环与直筒内腔的进气管243；纯氧气入口25与水平放置的纯氧气管251相连接，所述纯氧气入口25包括与该纯氧气管相连通的氧集气环252及连通该氧集气环与直筒内腔的进气管253；进气管243、253相互成30°夹角；由于点火氢气和点火空气流量较小，点火氢气入口22和点火空气入口23分别设置为两个成一定角度的进气管，使该点火氢气和点火空气在进气盘前端相交，相交处距进气盘50mm。而与点火氢气入口、点火空气入口相连接的点火氢气管道221及点火空气管道231均水平放置。
该空气加热器在使用时，试验空气从进气口11进入螺旋形通道13，吸收了筒壁的热量后高温空气从前端的出气口12注入加热器内；火花塞21产生电火花，在火花塞前端点燃点火氢气，然后引燃主流氢气，将试验空气加热，然后高温空气从锥形筒上的喷嘴喷出得到所需要的超音速气流。
权利要求
1.一种空气加热器，其特征在于包括直筒、进气盘和锥形筒，直筒两端分别通过发兰连接该进气盘和锥形筒；该进气盘上设有火花塞及点火氢气入口、点火空气入口和主流氢气入口及纯氧气入口，锥形筒上设有喷嘴。
2.如权利要求1所述的空气加热器，其特征在于所述直筒的筒壁为夹套式筒壁，该夹套式筒壁由内外两个套置在一起的不锈钢筒构成，该夹套式筒壁的末端设有进气口，前端设有出气口。
3.如权利要求2所述的空气加热器，其特征在于所述两不锈钢筒之间设有与所述进出气口相连通的螺旋形气体通道。
4.如权利要求1所述的空气加热器，其特征在于所述火花塞设于所述进气盘中央，所述点火氢气入口和点火空气入口设于最内层以火花塞为中心的同心环上，其外侧依次为分别均布于同心环上的若干个纯氧气入口和主流氢气入口。
5.如权利要求1所述的空气加热器，其特征在于所述主流氢气入口与水平放置的主流氢气管相连接，所述主流氢气入口包括与该主流氢气管相连通的氢集气环及连通该氢集气环与直筒内腔的进气管。
6.如权利要求1所述的空气加热器，其特征在于所述纯氧气入口与水平放置的纯氧气管相连接，所述纯氧气入口包括与该纯氧气管相连通的氧集气环及连通该氧集气环与直筒内腔的进气管。
7.如权利要求5或6所述的空气加热器，其特征在于所述连通氢集气环与直筒内腔的进气管与所述连通氧集气环与直筒内腔的进气管成30°夹角。
8.如权利要求1所述的空气加热器，其特征在于所述点火氢气入口和点火空气入口设置为与水平放置的点火氢气管及点火空气管相连接的相互成一定角度、使该两股气流在进气盘前端相交的进气管。
9.如权利要求8所述的空气加热器，其特征在于所述点火氢气流和点火空气流相交处距进气盘50mm。
全文摘要
本发明公开了一种空气加热器，包括直筒、进气盘和锥形筒，直筒两端分别通过发兰连接该进气盘和锥形筒；该进气盘上设有火花塞及点火氢气入口、点火空气入口和主流氢气入口及纯氧气入口，锥形筒上设有喷嘴。采用上述结构后，由于加热器进气盘上设有氢气入口、氧气入口，可利用氢气燃烧的热量将加热器筒内的试验气体加热，而主流氢气流和纯氧气流的夹角为30°，使氢气、氧气均匀混合而燃烧均匀、完全；点火氢气入口和点火空气入口设于火花塞外侧的同心环上，而且两股气流相交处距进气盘一定距离，使火花塞点火容易且进气盘不会因高温而烧坏。
文档编号G01M9/04GK1664532SQ20051006604
公开日2005年9月7日 申请日期2005年4月22日 优先权日2005年4月22日
发明者俞刚, 李建国, 钱大兴, 李英, 范清玲 申请人:中国科学院力学研究所