[发明专利]航空煤油等压二级电加热装置

说明书

本发明公开了一种航空煤油等压二级电加热装置，包括：一级加热构件和二级加热段，一级加热构件包括加热活塞腔和活塞杆，活塞杆的一端容纳安装于加热活塞腔中，活塞杆在加热活塞腔中沿加热活塞腔横向轴滑动；加热活塞腔与二级加热段的一端管路连通；航空煤油在一级加热构件中升温后，由活塞杆恒压推进二级加热段中继续加热。该装置将煤油加热分为两级进行，在相同的安全技术条件下，使得煤油的加热能力大幅提升。

技术领域

本发明涉及一种航空煤油等压二级电加热装置，属于航空科学领域。

背景技术

航空煤油作为一种安全可靠的碳氢燃料，常用于空天飞行器当中。由于其可观的单位热值和热沉，还常作为吸气式冲压发动机的冷却剂。随着飞行马赫数的提高，航空煤油在冷却通道中的吸热量急剧增加，研究吸热后的航空煤油的热物性及喷注燃烧特性具有十分重要的意义。

但由于液态燃料吸热后体积迅速膨胀，进入临界态附近时热物性急剧变化，且存在高温结焦、裂解的特性，难以得到恒定压力下的高温煤油，使得航空煤油在地面加热实验中面临诸多的使用和研究困难。

航空煤油的电加热按照接触方式可分为直接加热与间接加热。

直接加热靠实验部件本身的电阻发热；间接加热是把加热器与加热对象(一般指流体)分开，如采用电阻丝均匀缠绕在实验件外表面。

采用直接加热时，实验过程较简单，但由于实验件一般电阻很小，为了达到所需的加热功率，电源必须能输出很大的电流，即采用低电压大电流的电源设备。这种加热方式的优势是输出电压很低，通常在人体安全电压以下，可以保证实验人员不发生触电危险。

间接加热时，可采用电阻较大的电阻丝作为加热器，由于加热器与实验件之间存在距离，因此加热器设计结构可以灵活多样，能避免受实验件表面的制约。

航空煤油的电加热按照储能方式可以分为实时加热和蓄热式加热。

实时加热是指加热段内流体保持流动，通过驻留时间内的换热过程升温。这种换热方式迅速，处在加热段内的流体质量较少，但所需的电功率较高，加热段内热流密度很高，且加热温度和流量需要实时监控和调节。

蓄热式是对一定质量的静止流体进行加热，等温度升高至目标温度后再进行下一步处理。这种方式所需的加热功率较小，在保温条件好的情况下允许较长的加热时间，但是加热段内流体质量大、热膨胀过程严重，对加热段的密封和使用安全难度较大，常用于较低温度的加热。

但上述各类现有航空煤油加热方式分别存在以下技术问题：

(1)直接加热时传输的电流量大，要求导线截面积过大，甚至采用铜板或铜棒代替导线，这会使电源设备体积过于庞大；

(2)采用交流电直接加热时，会和周围电器元件产生电磁干扰，强度随电流增大而增大；

(3)间接电加热中电阻较大，电源需采用大电压低电流，虽然电磁干扰较小，但使用过程中需要注意绝缘，处理不当很容易危及仪表及实验人员安全；

(4)单一蓄热式加热能力有限，仅适用于低温加热。对于膨胀相变流体，加热过程中压力将不断升高；对于具有结焦特性流体，无法长时间进行加热。

发明内容

根据本申请的一个方面，提供了一种航空煤油等压二级电加热装置，该装置将煤油加热分为两级进行，在相同的安全技术条件下，使得煤油的加热能力大幅提升。

所述航空煤油等压二级电加热装置，包括：一级加热构件和二级加热段，

所述一级加热构件包括：加热活塞腔和活塞杆，所述活塞杆的一端容纳安装于所述加热活塞腔中，所述活塞杆在所述加热活塞腔中沿所述加热活塞腔横向轴滑动；

所述加热活塞腔与所述二级加热段的一端管路连通；