[发明专利]一种串联分区加热高温高压加热器

说明书

本发明公开了一种串联分区加热高温高压加热器，包括：水冷承压外壳、高温支撑架、一级加热蓄热体、二级加热蓄热体、高频感应加热器、高温隔热壳体和高温稳压室；其中，高温支撑架和高温隔热壳体均设置于水冷承压外壳的内部；高温支撑架位于水冷承压外壳的底部，高温隔热壳体设置于高温支撑架的上部；一级加热蓄热体和二级加热蓄热体均位于高温隔热壳体的内部；一级加热蓄热体设置于高温支撑架的上部，二级加热蓄热体设置于一级加热蓄热体的上部；高频感应加热器绕设于高温隔热壳体的外表面；高温稳压室穿过水冷承压外壳与高温隔热壳体上部开设的开口相连接。本发明避免了污染物形成，产生了纯净高温高压气体，提高了流场品质。

技术领域

本发明属于航天航空飞行器空气动力学风洞试验技术领域，尤其涉及一种串联分区加热高温高压加热器。

背景技术

高超声速风洞是高超声速飞行器空气动力学研究的重要试验设施，其原理是利用高温、高压气体在拉瓦尔喷管中的膨胀加速产生高超声速流场，现有技术中的加热方式主要采用煤油或天然气燃烧加热，对蓄热体易产生积碳污染，影响流场品质。

发明内容

本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供了一种串联分区加热高温高压加热器，避免了污染物形成，产生了纯净高温高压气体，提高了流场品质。

本发明目的通过以下技术方案予以实现：一种串联分区加热高温高压加热器，包括：水冷承压外壳、高温支撑架、一级加热蓄热体、二级加热蓄热体、高频感应加热器、高温隔热壳体和高温稳压室；其中，所述高温支撑架和所述高温隔热壳体均设置于所述水冷承压外壳的内部；所述高温支撑架位于所述水冷承压外壳的底部，所述高温隔热壳体设置于所述高温支撑架的上部；所述一级加热蓄热体和所述二级加热蓄热体均位于所述高温隔热壳体的内部；所述一级加热蓄热体设置于所述高温支撑架的上部，所述二级加热蓄热体设置于所述一级加热蓄热体的上部；所述高频感应加热器绕设于所述高温隔热壳体的外表面；所述高温稳压室穿过所述水冷承压外壳与所述高温隔热壳体上部开设的开口相连接。

上述串联分区加热高温高压加热器中，所述水冷承压外壳包括基座、下封头、圆柱段和上封头；其中，所述下封头与所述圆柱段的一端相连接，所述上封头与所述圆柱段的另一端相连接；所述基座与所述下封头相连接。

上述串联分区加热高温高压加热器中，所述圆柱段包括承压层和冷却层；其中，所述承压层和所述冷却层相连接，所述承压层和所述冷却层之间的通道充有冷却水。

上述串联分区加热高温高压加热器中，所述高温支撑架包括第一圆盘、若干个支撑柱和第二圆盘；其中，所述第一圆盘通过若干个支撑柱和第二圆盘相连接；所述第一圆盘和所述第二圆盘的中心均开设有通孔。

上述串联分区加热高温高压加热器中，所述水冷承压外壳还包括进气管道；其中，所述下封头的中心开设的通孔与所述进气管道的一端相连接；所述进气管道的另一端与所述第一圆盘的中心开设的通孔相连接。

上述串联分区加热高温高压加热器中，所述圆柱段内壁的底部设置有若干个凸起部；其中，若干个凸起部的连线组成一个圆形；所述第一圆盘设置在凸起部上。

上述串联分区加热高温高压加热器中，所述一级加热蓄热体包括一级加热外壳和一级加热蓄热元件；其中，所述一级加热蓄热元件设置于所述一级加热外壳的内部；所述二级加热蓄热体包括二级加热外壳和二级加热蓄热元件；其中，所述二级加热蓄热元件设置于所述二级加热外壳的内部。

上述串联分区加热高温高压加热器中，所述高频感应加热器包括高频感应线圈、水冷电缆和高频电源；其中，所述高频感应线圈绕设于所述高温隔热壳体的外表面；所述高频感应线圈通过所述水冷电缆和所述高频电源相连接；所述高频感应线圈由水冷铜管绕制，所述高频感应线圈的外表面电镀一层反射涂层。

上述串联分区加热高温高压加热器中，充入一级加热蓄热体内部的工作气体的温升通过如下公式得到：