[发明专利]非稳态超高温隔热性能试验装置及试验方法

说明书

本发明公开了一种非稳态超高温隔热性能试验装置及试验方法，非稳态超高温隔热性能试验装置包括加热炉，中空的试验台；加热炉，其包括炉体，所述炉体包括炉壳、设于炉壳内的电加热体和设于电加热体与炉壳之间的炉壳保温层；所述炉壳与试验台连接形成密闭的第一空腔；样品仓，其与所述试验台连接形成密闭的第二空腔，且所述第二空腔与第一空腔相互连通以构成空腔结构；所述试验台和炉壳上分别具有连通内外的进气口和出气口，所述进气口和出气口上分别设有阀门。本发明所涉及的装置同时实现了封闭环境内、高热流密度、非稳态测试，多样品等高速飞行器动力装置用隔热材料所处的使用环境。

技术领域置

本发明涉及隔热性能试验技术领域，尤其涉及一种非稳态超高温隔热性能试验装置及试验方法。

背景技术

目前针对隔热材料高温隔热性能的测试装置可以分为如下几类，第一类材料隔热性能测试装置为辐照式隔热测试装置，其中辐照光源主要为石英灯(CN101907422B，CN103439133A，CN104064929A，CN102967623A)，另有少量装置的光源为激光(CN103196943A)，此类装置最大缺点为仅采用红外辐照对样品加热，热流密度相对较低，且测量环境多为开放式或半封闭式(样品部分保温)，样品接受热流升温的同时也会向空间进行自发辐射及与周围空气进行对流传热。另外，此类装置测试温度一般低于1400℃，难于模拟隔热材料实际的应用环境。第二类隔热性能测试装置加热源为火焰，包括氧乙炔火焰及等离子焰(蔺晓轩等，轻质复合材料高温隔热性能，复合材料学报，2011年01期)，二者共同的特点是测试温度较高，火焰温度可达2000℃以上，其中等离子焰可达4000℃。由于火焰加热产生大量废气，因此，此类装置都为开放式。而且由于火焰直接对样品进行加热，会对样品产生气流冲蚀作用。第三类是采用发热体电加热的平板隔热性能测量装置，主要采用碳化硅或二硅化钼发热体，最高温度不超过1600℃，且该类装置只能在空气气氛测量，测试环境为封闭式。第四类为风洞试验装置，此类装置可以最大限度模拟导弹等高速飞行器的实际工况，但是该类设备建造及使用成本极高，测试周期长，适用于整机模拟测试，不适合常规的材料性能研究。

为了解决上述四类隔热性能测试装置存在的不足，第一类设备(测试温度低，热流密度低)，第二类设备(大量产气，试验环境为开放式)，第三类设备(测试温度低)，第四类设备(成本高、测试周期长、测样品品制备困难，不适于科研)，本申请人发明了能够应用在2000℃以上的全封闭式超高温隔热性能试验装置(CN104569046A)，经使用发现，该装置虽然实现了全封闭式超高温的试验环境，但是由于升温速度相对较慢，升温时间超过30分钟。由于升温时间过长，造成发热体热量向炉体的保温材料及样品进行了辐射，使整个炉体内的环境温度升高，在未达到测试温度以前，样品已经达到较高的温度，使此类测试环境达到了稳态传热测试，与导弹等高速飞行器中隔热材料所处的非稳态传热的应用条件差别极大。

综上所述，经过相关文献查询，目前尚无非稳态封闭式超高温(2200℃以上)的隔热性能测试装置。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供一种非稳态超高温隔热性能试验装置及试验方法，主要目的是提供一种封闭环境下进行超高温隔热性能测试，使测试最大限度模拟实际工作条件。

为达到上述目的，本发明主要提供如下技术方案：

一方面，本发明实施例提供了一种非稳态超高温隔热性能试验装置，包括：

中空的试验台；

加热炉，其包括炉体，所述炉体包括炉壳、设于炉壳内的电加热体和设于电加热体与炉壳之间的炉壳保温层；所述炉壳与试验台连接形成密闭的第一空腔；

样品仓，其与所述试验台连接形成密闭的第二空腔，且所述第二空腔与第一空腔相互连通以形成空腔结构；

所述试验台和炉壳上分别具有连通内外的进气口和出气口，所述进气口和出气口上分别设有阀门。