[发明专利]一种空心砖蓄热体结构以及蓄热式加热器

说明书

本发明公开了一种空心砖蓄热体结构以及蓄热式加热器，该空心砖蓄热体结构包括若干层空心砖单元；每层空心砖单元包括圆柱型空心砖以及环形空心砖；环形空心砖同轴设置在圆柱型空心砖的外部，且圆柱型空心砖的外圆表面与环形空心砖的内环面相接触；环形空心砖由外形、大小、数量均相同的多个第一扇型空心砖以及多个第二扇型空心砖间隔拼接而成；上、下层空心砖通过轴向定位柱连接；圆柱型空心砖中所有第一通孔呈“S”形沿中心轴周期性对称排列，第一扇型空心砖和第二扇型空心砖的所有第二通孔呈“V”形分布。该结构中各个组成部分之间结构稳固性较好，特殊的通孔布局形式有效地防止了空心砖热应力开裂，提高了热稳定性、抗热震性和使用寿命。

技术领域

本发明涉及空心砖蓄热体结构，特别涉及用于蓄热式加热器的空心砖蓄热体结构，可应用于超燃冲压直连试验台的高温纯净空气试验系统和其它蓄热式加热器系统中。

背景技术

蓄热式加热技术的超燃冲压直连试验台是利用常规热源来产生热量并储存于蓄热床材料中，在随后试验期间，热能从蓄热材料中传递给高压空气流以提高空气温度，形成高温高压的模拟来流。

国外蓄热式加热器的研制与应用主要集中在美国(如NASA、ASE公司和AEDC)、法国和日本(NAL)，早在20世纪60-70年代美国ASE就开始了这类加热器的传热分析、材料开发和设计技术研究。理论上空心砖型蓄热式加热器来产生高温空气，可供应无污染、满足化学、物理特性要求的高焓纯净空气，因此，超燃冲压直连试验台采用空心砖型蓄热式加热器提供热源的方式已然成为当前的一种趋势。

但是，空心砖蓄热体作为空心砖型蓄热加热器设计的核心与关键之一，主要有以下几个关键问题：

1、热震稳定性问题：空心砖蓄热体工作在急冷急热的状态下，承受高温作用和因内外温度差变化引起应力变化，可能会造成空心砖蓄热体的开裂，产生的粉尘和颗粒会引起蓄热体加热系统的污染，甚至损坏高温阀等设备。

2、气流偏流问题：蓄热体加热系统预热和增压工作过程中，如果在蓄热体内部通孔流道的气流出现偏流，将产生热应力，蓄热体易破裂，同时引起流阻力增大，造成蓄热体浮动。

3、蓄热体排布问题：蓄热体加热器系统的蓄热体热容要求是释放量的20倍以上，整体蓄热体结构庞大，高度较高，需要合理的设计结构布局，一方面需要考虑安装定位，放置整体偏斜，操作维护方便；另一方面要提高整个蓄热体的结构稳定性和抗震性。

目前，现有的公开技术中均没有对空心砖型蓄热加热器中蓄热体的具体结构的记载，因此，为了满足空心砖型蓄热加热器的研究，急需提供一种蓄热体结构以满足当前的需求。

发明的内容

本发明的技术解决问题是：提供了一种空心砖蓄热体结构，该蓄热体锁扣配合、叠拼安装，部件间定位明确，可维修性强，结构稳固性较好，特殊的气流流道布局形式有效地防止了空心砖热应力开裂，提高了热稳定性、抗热震性和使用寿命。

本发明的技术解决方案是：提供了一种空心砖蓄热体结构，包括若干层空心砖单元；

每层空心砖单元包括圆柱型空心砖以及环形空心砖；

圆柱型空心砖居中放置；环形空心砖同轴设置在圆柱型空心砖的外部，且圆柱型空心砖的外圆表面与环形空心砖的内环面相接触；

环形空心砖由外形、大小、数量均相同的多个第一扇型空心砖以及多个第二扇型空心砖间隔拼接而成；

每个第一扇型空心砖的小端圆弧面与圆柱型空心砖通过凹凸子母扣进行定位；

圆柱型空心砖上从中心至边缘设有N级第一通孔组，其中：第一级通孔组为设置在圆柱型空心砖中心的一个第一通孔；

第2至N级第一通孔组的设置满足以下条件：