[发明专利]蓄热和直热两用电磁感应式空气电加热器及其使用方法

权利要求书

1.蓄热和直热两用电磁感应式空气电加热器，其特征在于，所述的电磁感应式空气电加热器整体为水平放置、前端开口后端封闭的圆管Ⅰ，圆管Ⅰ为承压外壳体(1)；在承压外壳体(1)的前端面设置有气流出口，气流出口的中心轴线与电磁感应式空气电加热器的中心轴线重合；在承压外壳体(1)的前段还设置有气流入口，气流入口的中心轴线与电磁感应式空气电加热器的中心轴线相交；

在承压外壳体(1)的内腔，安装有从前至后串联连接的若干个电磁加热蓄热单元；每个电磁加热蓄热单元的隔热壳体(4)为两端具有连接法兰盘的圆管Ⅱ，隔热壳体(4)表面缠绕感应线圈(3)，感应线圈(3)内设冷却水流道；感应线圈(3)外包磁轭(2)，感应线圈(3)与承压外壳体(1)之间的间隙构成环形进气气流通道；隔热壳体(4)的内腔设置有串列排列的加热芯体(5)，加热芯体(5)的中心轴线与电磁感应式空气电加热器的中心轴线重合；加热芯体(5)开有阵列排列的通孔，通孔的中心轴线与电磁感应式空气电加热器的中心轴线平行，通孔构成气流加热通道；各加热芯体(5)之间设置有隔离空间，隔离空间构成混流区；

冷气流从气流入口进入，沿环形进气气流通道流动，到达承压外壳体(1)的后端折返，经加热芯体(5)的气流加热通道加热、混流区混流后，热气流从气流出口流出。

2.根据权利要求1所述的蓄热和直热两用电磁感应式空气电加热器，其特征在于，所述电磁感应式空气电加热器具有配套的电源系统、水冷系统、测控系统和安全监控系统。

3.根据权利要求1所述的蓄热和直热两用电磁感应式空气电加热器，其特征在于，所述的承压外壳体(1)的材料为不锈钢，承受压力最高为16MPa；承压外壳体(1)与磁轭(2)之间的间隙距离L与承压外壳体(1)的外径D之比约为0.15:1。

4.根据权利要求1所述的蓄热和直热两用电磁感应式空气电加热器，其特征在于，所述的磁轭(2)由沿感应线圈(3)周向排列的若干片冷轧硅钢片组成，冷轧硅钢片的厚度为0.3mm；磁轭(2)采用仿形结构，磁轭(2)的内弧面弧度与感应线圈(3)的外圆弧度相同，磁轭(2)紧贴感应线圈(3)外侧，约束感应线圈(3)向外发散的磁场，减少外磁路磁阻。

5.根据权利要求1所述的蓄热和直热两用电磁感应式空气电加热器，其特征在于，所述的感应线圈(3)为T2方形铜管，壁厚4～5mm；感应线圈(3)的外表面喷涂耐高温绝缘涂层；感应线圈(3)的冷却水流道内通入纯净水作为冷却水。

6.根据权利要求1所述的蓄热和直热两用电磁感应式空气电加热器，其特征在于，所述的隔热壳体(4)的材料为ZrO₂，整体铸造成型。

7.根据权利要求1所述的蓄热和直热两用电磁感应式空气电加热器，其特征在于，所述的加热芯体(5)的材料为GH3030，整体铸造成型。

8.根据权利要求1所述的蓄热和直热两用电磁感应式空气电加热器，其特征在于，所述的加热芯体(5)内的阵列排列的通孔替换为蜂窝孔。

9.蓄热和直热两用电磁感应式空气电加热器的蓄热使用方法，其用于权利要求1～8所述的任意一种蓄热和直热两用电磁感应式空气电加热器，其特征在于，所述的蓄热使用方法包括以下步骤：

S10.充气

气流入口接通外部气源；关闭气流出口；打开气流入口，根据工况要求，通过气流入口在承压外壳体(1)内充入0～16MPa的冷工作气体，达到工况要求的压力后，关闭气流入口；

S20.加热

以电磁感应式空气电加热器预先设置的低功率，对加热芯体(5)进行通电加热，直至达到预先设置的温度，冷工作气体被加热成热工作气体；

S30.放气

试验时，通过触发信号打开气流出口的高压快开阀门，热工作气体迅速排出，形成高速风洞试验所需的暂冲式热气流；

S40.关闭

试验结束后，关闭电磁感应式空气电加热器，关闭气流出口。

10.蓄热和直热两用电磁感应式空气电加热器的直热使用方法，其用于权利要求1～8所述的任意一种蓄热和直热两用电磁感应式空气电加热器，其特征在于，所述的直热使用方法包括以下步骤：

S10.加热

以电磁感应式空气电加热器预先设置的高功率，对加热芯体(5)进行通电加热，直至达到预先设置的温度；

S20.试验

气流入口接通外部气源；打开气流出口；打开气流入口，通过气流入口在承压外壳体(1)内持续充入0～16MPa的冷气流，并保持冷气流的压力不变；

冷气流沿环形进气气流通道流动，到达承压外壳体(1)的后端折返，经加热芯体(5)的气流加热通道加热、混流区混流后，热气流从气流出口连续流出，形成高速风洞试验所需的连续式热气流；

S30.关闭

试验结束后，关闭电磁感应式空气电加热器，关闭气流入口，关闭气流出口。