一种高压纯净空气加热器的制作方法

1.本发明涉及高超声速风洞试验领域，具体涉及一种在高超声速风洞试验中使用的高压纯净空气加热器。


背景技术：

2.在高超声速风洞试验中会用到储气加热罐，通常罐内的加热器和蓄热体都与罐内的空气处在同一个型腔内，由于蓄热体会随着时间的推移而脱落碎屑，碎屑会导致在做高超声速风洞试验时会有杂质破坏模型，影响试验数据的正常采集。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于克服上述不足问题，提供一种高压纯净空气加热器。
4.本发明为实现上述目的所采用的技术方案是：一种高压纯净空气加热器，包括两组加热罐，所述两组加热罐均包括罐体、内胆、蓄热体、加热器、隔热保护层，所述内胆通过支架支撑在罐体内，所述内胆上布有透气孔，所述蓄热体套装在内胆外壁上，所述加热器安装在蓄热体内，所述隔热保护层套装在蓄热体与罐体之间，所述加热罐均设置有温度传感器、压力传感器、泄压阀，两组所述加热罐分别为一级加热罐、二级加热罐，所述一级加热罐的内胆进气口与高压空压机连接，所述一级加热罐的内胆出气口与二级加热器的内胆进气口通过微孔阀连接，所述二级加热罐的内胆出气口与爆炸阀连接。
5.所述二级加热罐的罐体直径大于一级加热罐的罐体直径，所述二级加热罐的隔热保护层外径大于一级加热罐的隔热保护层。
6.所述蓄热体、隔热保护层均经过抛光处理。
7.所述内胆由至少两节圆筒依次连接而成，每节圆筒上均套装有支架，所述蓄热体、隔热保护层均沿内胆轴向分段设置于支架两侧。
8.所述圆筒一端设置有凸头、另一端设置有与凸头对应的凹头，相邻圆筒之间通过凸头、凹头拼接。
9.每段所述蓄热体均由多片扇形氧化镁砖拼接而成形成圆环状，每段所述隔热保护层均为多层结构，每层均由多片扇形隔热保护块拼接而成形成圆环状。
10.所述扇形氧化镁砖靠近内胆一侧开设有梯形凹槽，所述加热器安装在梯形支架上，所述梯形支架安装在梯形凹槽内。
11.所述扇形氧化镁砖与相邻的扇形隔热保护块之间以及径向相邻的扇形隔热保护块之间均设置有限位结构。
12.所述限位结构位于扇形隔热保护块、扇形氧化镁砖非中心位置。
13.所述限位结构包括相互配合的限位柱、限位槽，所述扇形隔热保护块靠近内胆一侧设置限位槽、远离内胆一侧设置限位柱，所述扇形氧化镁砖远离内胆一侧设置限位柱。
14.本发明的特点是：采用物理隔离，将蓄热体、加热器设置于内胆外侧，并使用光滑无毛刺的蓄热体和隔热保护层材料，而且高温压缩空气从一级加热罐进入二级加热罐后不
会产生热震，可以得到稳定的高温纯净空气气源供高超声速风洞试验使用，避免了杂质破坏模型，保证试验数据的正常采集。
附图说明
15.图1是本发明的结构示意图。
16.图2是本发明的加热罐的轴向剖视图。
17.图3是本发明的内胆的单节圆筒剖视图。
18.图4是本发明的内胆上的透气孔的放大图。
19.图5是本发明的扇形氧化镁砖的结构示意图。
20.图6是本发明的扇形隔热保护块的结构示意图。
21.其中：1a、一级加热罐1b、二级加热罐11、罐体12、内胆121、圆筒122、透气孔123、凸头124、凹头125、支架13、蓄热体131、扇形氧化镁砖132、梯形槽14、加热器141、梯形支架15、隔热保护层151、扇形隔热保护块161、限位柱162、限位槽17、温度传感器18、压力传感器19、泄压阀2、控制柜3、高压空压机31、阀门4、微孔阀5、爆炸阀。
具体实施方式
22.如图1-6所示，本发明为一种高压纯净空气加热器，包括两组加热罐，所述两组加热罐均包括罐体11、内胆12、蓄热体13、加热器14、隔热保护层15，所述内胆12为陶瓷结构，可由碳化硅或氧化铝等耐高温陶瓷材料制成，由于受模具加工限制，所述内胆12由至少两节圆筒121首尾相接拼成一个整体，所述圆筒121一端设置有凸头123、另一端设置有与凸头123对应的凹头124，相邻圆筒121之间通过凸头123、凹头124拼接，并且所述内胆12上布满直径为0.5-1mm的透气孔122，每节圆筒121上均套装有支架125，所述支架125为环形陶瓷支架125，起到支撑作用，将内胆12支撑在罐体11内，所述蓄热体13、隔热保护层15均沿内胆12轴向分段设置于支架125两侧，所述蓄热体13套装在内胆12外壁上，所述隔热保护层15套装在蓄热体13与罐体11之间，所述蓄热体13、隔热保护层15均经过抛光处理，每段所述蓄热体13均由多片扇形氧化镁砖131拼接而成形成圆环状，每段所述隔热保护层15均为多层结构，每层均由多片扇形隔热保护块151拼接而成形成圆环状，所述扇形氧化镁砖131靠近内胆12一侧开设有梯形凹槽132，所述梯形凹槽132内安插有与之配合的梯形支架141，所述加热器14安插在梯形支架141里，所述扇形氧化镁砖131与相邻的扇形隔热保护块151之间以及相邻两层的扇形隔热保护块151之间均设置有限位结构，所述限位结构位于扇形氧化镁砖131、扇形隔热保护块151非中心位置，所述限位结构包括相互配合的限位柱161、限位槽162，所述扇形隔热保护块151靠近内胆12一侧设置限位槽162、远离内胆12一侧设置限位柱161，所述隔热保护层15最外层的扇形隔热保护块151不设置限位柱161，所述扇形氧化镁砖131远离内胆12一侧设置限位柱161，加热罐安装时，先放置隔热保护层15再放置蓄热体13，从罐体11开始往内胆12方向依次摆放，靠近罐体11的第一圈扇形隔热保护块151放置好后，第二圈扇形隔热保护块151的限位柱161安插进第一圈扇形隔热保护块151的限位槽162内，依次安装完扇形隔热保护块151后，将扇形氧化镁砖131的限位柱161安插在最后一圈扇形隔热保护块151的限位槽162内，所述加热罐均设置有温度传感器17、压力传感器18、泄压阀19，所述加热器14、温度传感器17、压力传感器18、泄压阀19均与控制柜2连接，两组所述加
热罐分别为一级加热罐1a、二级加热罐1b，所述二级加热罐1b的罐体11直径大于一级加热罐1a的罐体11直径，所述二级加热罐1b的隔热保护层15外径大于一级加热罐1a的隔热保护层15，所述一级加热罐1a的内胆12进气口与高压空压机3通过阀门31连接，所述一级加热罐1a的内胆12出气口与二级加热罐1b的内胆12进气口通过微孔阀4连接，所述二级加热罐1b的内胆12出气口与爆炸阀5连接。
23.工作时：打开阀门31，高压空压机3开始工作，向一级加热罐1a的内胆12充气，因为微孔阀4在常闭时也有导通的小孔结构，所以二级加热罐1b内的空气压力和一级加热罐1a内的是相等的，如果压力过高，系统会自动开启泄压阀19，待压力传感器18达到设定值假设45mpa后，关闭阀门31和高压空压机3；通过控制柜2给加热器14通电，通过热传递给内胆12里的压缩空气加热，待一级加热罐1a的温度传感器17达到设定值假设900k，二级加热罐1b的温度传感器17达到设定值假设1350k后停止供电加热；当做高超声速风洞试验时打开微孔阀4，触发爆炸阀5，此时二级加热罐1b的出口会提供500ms以上、温度高于1300k、工作压力30mpa~45mpa、流量3kg/s~9kg/s的稳定高温纯净空气气源；此结构的优点是一级加热罐1a里内胆12中900k温度的压缩空气进入二级加热罐1b里的内胆12后不会产生热震，由于内胆12的壳体上布满直径0.5到1mm之间的透气孔122，所以在排气时不会由于瞬间降压导致内胆12破裂；当内胆12的温度和压力恢复常温常压后，关闭微孔阀4，重新安装一个新的爆炸阀5后即可进行下一次试验。
24.以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。