[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

说明书

本发明属于电加热技术领域，公开了一种蓄热和直热两用电磁感应式空气电加热器及其使用方法。电磁感应式空气电加热器水平放置、前端开口后端封闭；承压外壳体前端面设置有气流出口，前段设置有气流入口；承压外壳体内腔，从前至后串联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为两端具有连接法兰盘的圆管，隔热壳体表面缠绕感应线圈，感应线圈内设冷却水流道；感应线圈外包磁轭，感应线圈与承压外壳体之间的间隙构成环形进气气流通道；隔热壳体的内腔设置有串列排列的加热芯体；加热芯体开有阵列排列的通孔，通孔构成气流加热通道；各加热芯体之间的隔离空间构成混流区。电磁感应式空气电加热器具有蓄热和直热两种使用方法。

技术领域

本发明属于电加热技术领域，具体涉及一种蓄热和直热两用电磁感应式空气电加热器及其使用方法。

背景技术

目前传统的气体加热技术主要有电弧加热、燃烧加热、电阻加热等。电弧加热器通过高压直流电弧的辐射、传导和对流综合传热的能量添加来产生高温气流，加热能力可达到3000K以上，但存在NO₂、电极污染和气流温度场不均匀等问题。燃烧加热器将空气、氧气和燃料(氢或碳氢燃料)的高温燃烧产物作为高速风洞试验气体，最高可以提供马赫数8左右的模拟能力，但伴随产生相当比例的水蒸气、CO₂及一些非平衡污染组分。电阻加热器通过大功率电阻元件的发热来加热气流，可以产生纯净试验空气，但电阻元件工作温度较低，裸带电阻元件通常不高于1300K，装在电热管中的电阻丝通常不高于1200K。

感应加热技术具有加热效率高、无污染、节能、易于实现自动调节与控制等特点，可以很好地弥补传统加热方式的不足。感应加热技术多用于金属热处理，在大流量空气加热的应用上目前还没有看到。

当前，亟需发展一种用于高温大流量空气加热的蓄热和直热两用电磁感应式空气电加热器及其使用方法。

发明内容

本发明所要解决的一个技术问题是提供一种蓄热和直热两用电磁感应式空气电加热器，本发明所要解决的另一个技术问题是提供一种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，本发明所要解决的再一个技术问题是提供一种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。

本发明的蓄热和直热两用电磁感应式空气电加热器，其特点是，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；在承压外壳体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为两端具有连接法兰盘的圆管Ⅱ，隔热壳体表面缠绕感应线圈，感应线圈内设冷却水流道；感应线圈外包磁轭，感应线圈与承压外壳体之间的间隙构成环形进气气流通道；隔热壳体的内腔设置有串列排列的加热芯体，加热芯体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，到达承压外壳体的后端折返，经加热芯体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。

进一步地，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。

进一步地，所述的承压外壳体的材料为不锈钢，承受压力最高为16MPa；承压外壳体与磁轭之间的间隙距离L与承压外壳体的外径D之比约为0.15:1。

进一步地，所述的磁轭由沿感应线圈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；磁轭采用仿形结构，磁轭的内弧面弧度与感应线圈的外圆弧度相同，磁轭紧贴感应线圈外侧，约束感应线圈向外发散的磁场，减少外磁路磁阻。