一种回流式高温热风洞结构的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于温度传感器校准领域，涉及一种用于校准温度传感器的回流式高温热风洞结构。
【背景技术】
[0002]用于温度测量的传感器校准是确保试验获取数据真实性、准确性的重要支撑技术。目前热学计量中，温度传感器可以通过油槽或者盐槽形成较为恒定的温度场来实现校准。通常情况下，油槽的最高校准温度不超过300°C，盐槽的最高校准温度不超过500°C。更高温度下的校准通常在井式或者管式炉内进行，这类炉子多为校准偶丝的热电特性而设计，因此炉膛多狭小，并且恒温区域狭窄。异型温度传感器通常因为其感温支杆段无法置于炉膛的恒温区而无法完成校准。国内开发了采用直流式风洞对其进行动态校准的热风洞，存在的问题是:第一、温度场不均匀，校准数据的分散性较大;第二、能耗大，校准成本高;第三、不适于静态计量检定。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是:提出一种用于校准温度传感器的回流式高温热风洞结构，以便提高温度场的均匀性，减小校准数据的分散性;降低能耗和校准成本;适于静态计量检定。
[0004]本发明的技术方案是:一种回流式高温热风洞结构，包括空气压缩机1、储气罐2、控制阀3、第一收敛段4、混合段5、扩散段6、加热段7、第二收敛段8和试验段9;空气压缩机I的出气口与储气罐2的进气口连通，储气罐2的出气口通过管路与控制阀3进口连通，第一收敛段4的出气口与混合段5的进气口连通，混合段5的出气口与扩散段6的进气口连通，加热段7的出气口与第二收敛段8的进气口连通，第二收敛段8的出气口与试验段9的进气口连通;其特征在于:有一个射流引射段10、半圆弧段11和回流段13;控制阀3的出口通过管路与射流引射段1的喷射器进口 I Oa连通，射流引射段1的出气口 1 c与第一收敛段4的进气口连通，半圆弧段11的进气口与扩散段6的出气口连通，半圆弧段11的出气口与加热段7的进气口连通，回流段13的进气口与试验段9的出气口连通，回流段13的出气口与射流引射段10的吸入口 1b连通，在回流段13上有与大气连通的排气管14。
[0005]本发明的优点是:提出了一种用于校准温度传感器的回流式高温热风洞结构，大大提高了温度场的均匀性，减小了校准数据的分散性;降低了能耗和校准成本;适于静态计量检定。
【附图说明】
[0006]图1是本发明的结构原理框图。
【具体实施方式】
[0007]下面对本发明做进一步详细说明。参见图1，一种回流式高温热风洞结构，包括空气压缩机1、储气罐2、控制阀3、第一收敛段4、混合段5、扩散段6、加热段7、第二收敛段8和试验段9 ；空气压缩机I的出气口与储气罐2的进气口连通，储气罐2的出气口通过管路与控制阀3进口连通，第一收敛段4的出气口与混合段5的进气口连通，混合段5的出气口与扩散段6的进气口连通，加热段7的出气口与第二收敛段8的进气口连通，第二收敛段8的出气口与试验段9的进气口连通;其特征在于:有一个射流引射段10、半圆弧段11和回流段13;控制阀3的出口通过管路与射流引射段1的喷射器进口 I Oa连通，射流引射段1的出气口 I Oc与第一收敛段4的进气口连通，半圆弧段11的进气口与扩散段6的出气口连通，半圆弧段11的出气口与加热段7的进气口连通，回流段13的进气口与试验段9的出气口连通，回流段13的出气口与射流引射段1的吸入口 I Ob连通，在回流段13上有与大气连通的排气管14。
[0008]为了进一步提高温度场的均匀性，有一个温度均衡器12，它由前段的收敛喇叭口段和后端的圆管段连接组成，在圆管段的前端有旋流器，温度均衡器12位于第二收敛段8和试验段9内，温度均衡器12的收敛喇叭口段位于第二收敛段8的进气口处，温度均衡器12的圆管段位于试验段9内、试验模型的前面。
[0009]本发明的工作原理是:本发明应用回流式热风洞结构，实现被加热气流热能的循环利用。循环气流通过电加热器逐步升温，通过在热风洞收缩段与试验段内添加隔离段、旋流器等优化温场的措施，进而形成试验用温度传感器校准需要的恒温场。循环逐步升温降低了加热器的功率，从而减小了热风洞的体积和占地空间，因为较之直流式热风洞的一次性升温方式，回流式热风洞加热器的加热距离(亦即加热器长度)小得多，如此既降低了加热器的建设成本，也减小了热风洞的整体长度。电加热器功率的减小，也极大降低了热风洞的运行成本。
[0010]本发明以空气压缩机与储气罐组成回流式热风洞的供气系统，空气压缩机将空气压缩到一定压力后储存到储气罐中，作为热风洞运行的气源。空气压缩机自带的储气罐容积小，热风洞运行时若通过空气压缩机直接供气，压力波动大，从而导致热风洞流速不稳定，致使电加热器功率波动大，从而不利于热风洞稳定温场的实现。增加储气罐后，热风洞运行过程中，储气罐内的压力稳定，从而热风洞的流速亦稳定。
[0011]本发明以喷射器作为热风洞运行的动力，常规低速常温风洞通常以电机带动风扇增压作为风洞的动力系统，热风洞若采用常温风洞的驱动方式，将带来风扇选材难且昂贵、联动轴冷却难、联动轴与洞体之间的密封及润滑难等技术难题。本设计中，应用喷射器增压方式作为热风洞的运行动力，规避了以上技术难题。喷射器结构中的喷管通入经空气压缩机压缩的空气，运行过程中喷管内流动的气流温度远低于管外气流的温度，且流量远大于掠过管外气流的流量。这样管内气流在运行过程中起到了冷却喷管的作用，避免喷管在热风洞运行过程中发生变形，以确保喷嘴位置的稳定，从而维持热风洞的稳定运行。
[0012]电加热器起加热气流的作用。由于回流式风洞的回流作用，在气流温度稳定前，每次进入电加热器的气流温度是不同的，且温度逐渐升高，这也达到了要保持气流在某一温度点稳定运行时降低电加热器功率，减小电加热器长度的目的，既节约了建设成本，也大大降低了运行成本。本发明中，电加热器结构采用均匀分布，加热管平行于气流运动方向，气流外掠加热管的结构形式。这样电加热器不但起到了加热气流的作用，也达到了梳理流场即导直气流的作用。
[0013]隔离段用来收集从加热器中部流出的高温气体，以降低隔离段内流动气体的温度梯度，旋流器用于加强隔离段内流动气流的掺混强度，使其温度更加均匀。
[0014]本发明的一个实施例，空气压缩机1、储气罐2、控制阀3、加热段7和温度均衡器12均采用成品件。经试验证明，该实施例温度场的均匀性提高了30%以上。
【主权项】
1.一种回流式高温热风洞结构，包括空气压缩机(I)、储气罐(2)、控制阀(3)、第一收敛段(4)、混合段(5)、扩散段(6)、加热段(7)、第二收敛段(8)和试验段(9);空气压缩机(I)的出气口与储气罐(2)的进气口连通，储气罐(2)的出气口通过管路与控制阀(3)进口连通，第一收敛段(4)的出气口与混合段(5)的进气口连通，混合段(5)的出气口与扩散段(6)的进气口连通，加热段(7)的出气口与第二收敛段(8)的进气口连通，第二收敛段(8)的出气口与试验段(9)的进气口连通;其特征在于:有一个射流引射段(10)、半圆弧段(11)和回流段(13);控制阀(3)的出口通过管路与射流引射段(10)的喷射器进口(1a)连通，射流引射段(10)的出气口(1c)与第一收敛段(4)的进气口连通，半圆弧段(11)的进气口与扩散段(6)的出气口连通，半圆弧段(11)的出气口与加热段(7)的进气口连通，回流段(13)的进气口与试验段(9)的出气口连通，回流段(13)的出气口与射流引射段(10)的吸入口(1b)连通，在回流段(13)上有与大气连通的排气管(14)。2.根据权利要求1所述的回流式高温热风洞结构，其特征在于:有一个温度均衡器(12)，它由前段的收敛喇叭口段和后端的圆管段连接组成，在圆管段的前端有旋流器，温度均衡器(12)位于第二收敛段(8)和试验段(9)内，温度均衡器(12)的收敛喇叭口段位于第二收敛段(8)的进气口处，温度均衡器(12)的圆管段位于试验段(9)内、试验模型的前面。
【专利摘要】本发明属于温度传感器校准领域，涉及一种用于校准温度传感器的回流式高温热风洞结构。包括空气压缩机(1)、储气罐(2)、控制阀(3)、第一收敛段(4)、混合段(5)、扩散段(6)、加热段(7)、第二收敛段(8)和试验段(9)；其特征在于：有一个射流引射段(10)、半圆弧段(11)和回流段(13)。本发明提出了一种用于校准温度传感器的回流式高温热风洞结构，大大提高了温度场的均匀性，减小了校准数据的分散性；降低了能耗和校准成本；适于静态计量检定。
【IPC分类】G01K15/00
【公开号】CN105509929
【申请号】CN201510968009
【发明人】蔡应龙, 石小江, 于浩, 李志敏, 孟繁胜, 雷键
【申请人】中国燃气涡轮研究院
【公开日】2016年4月20日
【申请日】2015年12月21日