[发明专利]一种高温纯净空气加热器

说明书

本发明提供一种高温纯净空气加热器，包括耐压壳体(1)，炉箅(2)，进气管(3)，隔热层(4)，内衬筒(5)，出气管(6)，上盖板(7)，紧固螺栓(8)，刚玉件(9‑1，9‑2，9‑3)，电热组件(10)，换热组件(11)，电源接头(12)，支架(13)；耐压壳体(1)内安装隔热层(4)，电热组件(10)与换热组件(11)上、下组合，每个电热组件(11)位于换热组件(10)下部；换热组件(11)的换热管按照渐开线螺旋布局并上下串联，接口采用锥盘形状插接；装置下部为进气管(3)，上部为出气管(6)。根据本发明的空气加热器，气流的流通路径长，换热面积大，出口气流温度稳定；换热组件立式布局，内部隔热层受力均匀，便于制造加工，安装方便。

技术领域

本发明涉及空气动力学领域，具体而言，涉及一种高超声速风洞主气流预热设备，一种纯净空气加热装置，属于高超声速风洞技术领域。

背景技术

目前用于常规高超声速风洞的加热方式，有两种；即热式和蓄热式。

即热式加热器，由于要求较大的电功率，一般实验室采用难度大；一般研究型试验设备，运行次数有限，利用率小，常规实验室都不提供大功率的电源设备，限制了这种加热器的应用。例如，高超声速风洞中，即热式电加热器需要很大的电功率，以及电源调节设备，CARDC的风洞需要 8000KW电功率，对于小型风洞FD-03高超声速风洞，单是二级加热器，也需要至少400KW电功率；

蓄热式加热器，在国内外高超风洞设备上广泛应用；按照预热方式分类，有燃料预热和电预热两种方式。

采用燃料预热，可以提供快速，大功率的高温预热功率，但是，需要排烟道，和耐高压烟道阀等辅助设备，投资大，而且燃料燃烧不充分，容易在蓄热体上形成积碳，有潜在的气流污染风险；另一个重要问题，预热温度高时，蓄热体长度有限制，排气温度会很高，废热难以回收，排到大气中，浪费严重。

电预热方式比较干净、工艺成熟，是一种常用的空气加热方式；电阻加热元件的布局均匀，高温合金材料，发热体工作温度可达到1100℃，预热蓄热体800℃，能满足试验室纯净空气的加热需求；电热元件的形状有棒状，带状，管状；

但是，现有的电蓄热式加热器，蓄热体均为单一换热通道布局，设计的加热器，换热通道面积按流量给定，加热器长度就确定了；受设备场地限制，长径比难以取得太大，会出现换热通道过短的问题；气流在蓄热体通道内的停留时间短，出口气流的温度就会达不到要求；如果单纯提高蓄热体的预热温度，会造成加热器超温，出现安全问题；

另外，目前单一通道的竖直安装的加热器，由于空气对流，上部温度就会不受限制的持续升温，炉顶温度很高；给使用安全造成影响。

加热器的实际应用中，避免蓄热材料受到气流的冲击，会在风洞的加热器出口安装高温快速阀，这是很困难的事情；这个阀门必须耐高温高压，启闭速度要快；工业品一般无此类阀门，花费很多的资金来设计此类阀门；这给风洞的规划，带来很大麻烦。

目前的加热器形式，包括板式加热器，卵石床加热器，蜂窝体加热器等，换热气流会混入隔热层的脱落粉体和电热元件的氧化皮碎屑，给气流造成污染；风洞中，也想采取过滤器除尘的方式，消除这些影响，但是，过滤网难以承受高温高压气流的冲击，选材和结构设计，一直没有找到合适的办法，来解决这一问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，克服现有技术的不足，提供一种洁净无污染，输出高温高压气流，易于加工制造的风洞气流加热装置。

本发明解决以上技术问题的技术方案如下：一种高温纯净空气加热器，包括耐压壳体，炉箅，进气管，隔热层，内衬筒，出气管，上盖板，电热组件，换热组件，电源接头；