一种节能蓄热式高温纯净空气试验系统的制作方法

本发明涉及一种节能蓄热式高温纯净空气试验系统，特别涉及一种节能蓄热式高温纯净空气试验系统，适用于地面需要高温高压纯净空气的试验设备，可以提供大流量的高温高压纯净空气。

背景技术：

空气的加热方式有很多种，现在常用的有电弧加热、燃烧加热、蓄热加热以及激波加热等方式。而如果需要既高温且高压的空气，而且需要纯净的时，则对加热方式要求更苛刻。电弧加热方式虽然可以使温度达到3000K甚至更高，但气流非均匀性、对加热气流的污染性使得该加热方式不能提供纯净的空气；燃烧加热是在空气点燃后，再向尾气中通入氧气，使得氧气的摩尔浓度达到21％，形成一种模拟空气，但是燃料燃烧会带来一些产物，比如水、CO₂等杂质，使得后续实验的燃气测试带来影响

蓄热器加热高压空气的原理是：当高温气体通过蓄热器内部时，将热量传递给蓄热器内的蓄热材料，此过程为蓄热过程；低温气流通过蓄热器时，蓄热体将热量传递给通过的低温气流，此过程为放热过程。因此低温空气得到蓄热体的热量而被加热，用于实验系统。

蓄热材料在20世纪80年代得到了极大的发展，尤其是氧化铝卵石床加热器的出现，能够将加热温度维持在1400K左右，而且提供较为清洁的高压空气；随着材料科学的进一步发展，氧化锆等耐高温蓄热材料逐渐被利用起来，其稳定性，抗蠕变和使用寿命等方面相比氧化铝材料有了进一步的提升，因此广泛适用在蓄热器中。

常规单蓄热器加热过程，液化石油气与常压空气在蓄热器内混合点燃后，形成高温燃气，高温燃气将热量传递给陶瓷蜂窝体，燃气温度随着流动逐渐减小，因此传递给陶瓷蜂窝体的热量减小，因此蓄热器尾部的温度与蓄热器头部温度有一定的温差，而燃气通过蓄热器后直接排放出去。因此用该蓄热器加热高压空气时会导致所需高压空气加热温度不够。

综上所述，纯净空气加热方式较少，蓄热器是一种可选方案之一，因此可以用于提供高温高压纯净空气；常规蓄热器加热高压空气时会出现尾部加热温度不够，出口燃气余热浪费等问题，所以急需提供一种新型节能型空气加热系统。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种结构新颖的节能蓄热式空气加热系统，该系统可以利用收集燃气余热，节约热能。对进口空气进行加热，使燃烧温度上升，提高蓄热器蓄热温度，产生高压高温纯净空气。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案：一种节能蓄热式高温纯净空气试验系统，包括一号蓄热器、固定蓄热器、二号蓄热器、滑轨、支撑件和四通；一号蓄热器、固定蓄热器、二号蓄热器水平放置，一号蓄热器、固定蓄热器、二号蓄热器内部结构组成相同但尺寸不同，一号蓄热器、固定蓄热器、二号蓄热器从里到外均是依次由陶瓷蜂窝体、耐火泥浇注料、绝热层、保温层、钢筒组成；滑轨为两条同心圆形钢轨组成；支撑件分为两个，一个连接滑轨和一号蓄热器，另一个连接滑轨和二号蓄热器；首先将一号蓄热器、固定蓄热器和二号蓄热器按从左到右的顺序通过螺栓连接；四通自身固定安装，其右端通过螺栓连接在一号蓄热器左端；常压空气通过一号蓄热器后与液化石油气在固定蓄热器的左端进行燃烧，燃气通过固定蓄热器和二号蓄热器后，对陶瓷蜂窝体进行蓄热；当燃气在二号蓄热器的出口达到一定温度后，停止蓄热，将一号蓄热器和二号蓄热器拆卸，通过滑轨将一号蓄热器和二号蓄热器的位置进行交换，并分别与固定蓄热器螺栓连接，此时二号蓄热器内部的陶瓷蜂窝体已经有了温度；常压空气通过二号蓄热器被加热到一定温度，接着与液化石油气在固定蓄热器的左端进行燃烧，进行蓄热过程，当燃气在一号蓄热器的出口达到一定温度后，停止蓄热，重复之前一号蓄热器和二号蓄热器的互换。

其中，所述一号蓄热器、二号蓄热器尺寸结构相同，其长度范围为3～5米，直径范围为0.5～1.5米，常压空气通过前、二号蓄热器的加温能力为500～700K。

其中，所述固定蓄热器的长度范围为6～10米，直径范围为1～3米，高温燃气和空气都是从左到右通过固定蓄热器，高压空气通过固定蓄热器的加温能力范围500K～1600K。

其中，所述滑轨的直径范围分别为10-12米和12-14米，承重能力3-5吨。

其中，所述支撑件，上端圆弧面的直径与一号蓄热器、二号蓄热器相同，下端与滑轨契合。

本发明的工作原理：在初始加热阶段，先关闭高压空气系统，打开常压空气系统，常压空气先进入一号蓄热器和固定蓄热器内，接着打开液化石油气系统，液化石油气进入固定蓄热器内。在固定蓄热器前端点火后，高温燃气通过先通过固定蓄热器，利用从固定蓄热器出口高温燃气的余热，使其再通过二号蓄热器。在燃气从蓄热器前端到后端的流动过程中，其将热量传递给陶瓷蜂窝体，将陶瓷蜂窝体加热，当燃气从二号蓄热器后端排出时的温度达到初始设定温度时，停止加热，关闭常压空气。然后将前、二号蓄热器位置通过滑轨进行互换，从而二号蓄热器的后端与四通相连。连接完毕后，再打开常压空气系统和液化石油气系统，常温常压空气和燃气在二号蓄热器内提前进行预热，提高燃烧前的初始温度，从而点火所需能量小，燃烧后的燃气温度更高。高温燃气通过固定蓄热器和二号蓄热器，将热量传递给陶瓷蜂窝体，待二号蓄热器后端排出的温度达到高温高压空气指定温度时，停止加热；若没有达到指定温度，可再次互换前二号蓄热器，对进口空气预热，从而使得出口温度达到指定温度；当固定蓄热器尾部温度达到温度时，关闭常压空气系统和液化石油气系统，移走一号、二号蓄热器，打开高压空气系统，将指定高压的空气通入蓄热器内，当高压空气也仍然是从蓄热器前端到后端流动的过程中，陶瓷蜂窝体将加热传递给高压空气，当高压空气排出固定蓄热器时，其温度达到指定温度，误差在10K范围内。

本发明与现有技术相比具有的优点如下：

(1)本发明的节能蓄热式高温纯净空气试验系统，利用高温燃气余热，使能源得到再利用，达到节能目的；

(2)本发明的节能蓄热式高温纯净空气试验系统，结构简单，相比单台蓄热器加热，能够提高空气加热温度，使高温高压空气实验进行得到保证。

附图说明

图1为本发明的系统结构示意图；

图2为本发明的蓄热器结构示意图；

图3为本发明的滑轨系统结构示意图；

图中：1为一号蓄热器，2为固定蓄热器，3为二号蓄热器，4为滑轨，5为支撑件，6为四通，7为陶瓷蜂窝体，8为耐火泥浇注料，9为绝热层，10为保温层，11为钢筒。

具体实施方式

下面结合附图以及具体实施方式进一步说明本发明。

如图1所示，本发明实施采用节能蓄热式空气加热方式，主要由一号蓄热器1、固定蓄热器2、一号蓄热器3、滑轨4、支撑件5构成。蓄热器水平放置。初始加热阶段：四通6的右端通过螺栓连接在一号蓄热器1前端，一号蓄热器连接固定蓄热器2，固定蓄热器2后端连接二号蓄热器3前端；风机供气，第一步风机供气，常压空气通过四通6进入试验系统；接着打开液化石液化石油气通过四通6进入一号蓄热器1和固定蓄热器2；常压空气液化石油气在固定蓄热器2的前端经点燃后通过固定蓄热器2，二号蓄热器3，燃气预热陶瓷蜂窝体7，当燃气在二号蓄热器3的出口达到指定温度后，关闭常压空气后和液化石油气，堵上燃气出口，将一号蓄热器1和二号蓄热器3拆卸，通过滑轨4将一号蓄热器1和二号蓄热器3的位置进行交换，再用螺栓连接，此时二号蓄热器3内部的陶瓷蜂窝体7已被固定蓄热器2出口燃气预热，达到利用出口燃气余热的目的，因此陶瓷蜂窝体7温度较高，因此形成后续加热系统。后续加热系统的特征在于：四通6用螺栓连接二号蓄热器3的前端；二号蓄热器3的后端用螺栓连接固定蓄热器2的前端，固定蓄热器2的后端用螺栓连接一号蓄热器1。打开常压空气对液化石油气和常压空气使其进入二号蓄热器3的陶瓷蜂窝体7进行预热，提高石油气和常压空气的初始温度，在石油气和常压空气的流量保持不变的情况下，随后在固定蓄热器2点燃混合气体后预热陶瓷蜂窝体7，由于初始温度的提升，而温升不变，因此点燃后混合气体的温度较未预热的混合气体高，从而陶瓷蜂窝体7的温度进一步被提高。当燃气在固定蓄热器2的出口达到指定温度后，关闭常压空气，移走一号蓄热器1、二号蓄热器3，使高压空气进入固定蓄热器的陶瓷蜂窝体7将热量传递给高压空气，高压空气排出时即达到指定的温度。本发明适用于地面需要高温高压纯净空气的试验设备，可以提供大流量的高温高压纯净空气。

如图2所示，一号蓄热器1、固定蓄热器2和二号蓄热器3从里到外依次均由陶瓷蜂窝体7、耐火泥浇注料8、绝热层9、保温层10、钢筒11组成。陶瓷蜂窝体7是关键部件，其材料为氧化铝，起到吸收燃气热量并释放给冷气的功能。耐火泥浇注料8起到支撑陶瓷蜂窝体7的作用。而绝热层9和保温层10则防止里面的高温热量传递到外面，提高蓄热器效率。钢筒11起到抗压的作用，另外由于高温下钢筒的抗压能力变弱，所以绝热层9和保温层10的作用更加突出。

其中，所述一号蓄热器、二号蓄热器尺寸结构相同，其长度范围为3～5米，直径范围为0.5～1.5米，常压空气通过前、二号蓄热器的加温能力为500～700K；所述固定蓄热器的长度范围为6～10米，直径范围为1～3米，高温燃气和空气都是从左到右通过固定蓄热器，高压空气通过固定蓄热器的加温能力范围500K～1600K；所述滑轨的直径范围分别为10-12米和12-14米，承重能力3-5吨。

本发明未详细阐述部分属于本领域公知技术。

以上所述，仅为本发明部分具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本领域的人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。