[發明專利]一種整體式氣體加熱裝置

有效

• 申請號: 201811538836.1
• 申請日: 2018-12-17
• 公開（公告）號: CN109654730B
• 公開（公告）日: 2020-09-29
• 發明（設計）人: 田江平;陳博;崔靖晨;田華;隆武強;馮立巖;崔澤川
• 申請（專利權）人: 大連理工大學
• 主分類號: F24H3/06
• 分類號: F24H3/06;F24H9/18
• 代理公司: 大連星海專利事務所有限公司 21208
• 代理人: 花向陽;楊翠翠

一種整體式氣體加熱裝置，屬于燃料噴霧和燃燒可視化實驗研究裝置的技術領域。該裝置包括加熱器外殼和端蓋，端蓋與加熱器外殼固定連接，加熱器外殼中設有加熱芯，加熱器外殼上的進、出氣口與其內部的所述加熱芯形成氣體流動通道。該裝置減少氣體加熱過程所需要的時間，實現氣體的快速均勻加熱；擺脫傳統加熱方式對定容燃燒彈材料結構的限制及加熱過程產物對實驗的影響；延長了硅碳棒的使用壽命；可準確監測加熱器內氣體溫度；可根據實際需要調整硅碳棒與高溫合金板和墊片的數量和布置方式；簡化定容燃燒彈內結構，增強燃燒和噴霧可視化實驗系統的布置靈活度，實現整個系統的模塊化布置，拓寬系統應用前景。

技術領域

本發明涉及一種整體式氣體加熱裝置，屬于燃料噴霧和燃燒可視化實驗研究裝置的技術領域。

背景技術

環境氣體溫度是研究燃料噴霧和燃燒過程的一個重要參數，在定容燃燒彈內進行燃料噴霧和燃燒可視化實驗時必須對環境氣體溫度進行控制。現有的用于定容燃燒彈的氣體加熱裝置有以下幾類：（a）電加熱類型：很多定容燃燒彈采用電加熱的方式，這種加熱方式是在定容燃燒彈底部布設加熱棒，或在定容燃燒彈內盤布電熱絲，這種加熱方式會導致定容燃燒彈內溫度分布不均勻，對實驗的精度產生干擾，而且這種加熱方式的加熱速度和功率不易調節；（b）定容彈壁面加熱型：一部分定容燃燒彈采用了壁面加熱的方式，在定容燃燒彈表面均勻纏繞加熱帶。若要達到定容燃燒彈內所需的高溫，這種加熱方式會導致定容燃燒彈壁面溫度過高，對定容燃燒彈金屬材料有很高的要求，而且過高的壁面溫度可能會損壞具有視窗的定容燃燒彈的視窗玻璃；（c）燃氣燃燒型：燃氣燃燒型加熱裝置是將可燃氣體通入定容燃燒彈內燃燒以快速達到高溫高壓，這種加熱方式需要進行精確的計算，生成的產物也會對實驗本身造成干擾，同時燃燒產物可能會附著在視窗玻璃表面，不僅影響視野，而且對玻璃造成損傷。

綜上所述，電加熱方式安全快速，但存在加熱不均的問題；壁面加熱方式可使容彈內溫度分布較為均勻，但對容彈材料有較高的要求，且存在一定的安全隱患；燃氣燃燒加熱會對實驗結果造成干擾且可能會造成視窗玻璃損傷。

發明內容

為了現有技術中存在的技術問題，本發明提供一種對通入定容燃燒彈內的氣體進行加熱的外部整體式氣體加熱裝置，可以實現：（a）安全快速地為定容燃燒彈提供受熱均勻的高溫高壓氣體；（b）擺脫傳統加熱方式對定容燃燒彈材料結構的限制及加熱過程產物對實驗的影響；（c）簡化定容燃燒彈內結構，增強燃燒和噴霧可視化實驗系統的布置靈活度，實現整個系統的模塊化布置，拓寬系統應用前景。

本發明采用的技術方案是：一種整體式氣體加熱裝置，它包括加熱器外殼和端蓋，端蓋與加熱器外殼固定連接，加熱器外殼中設有加熱芯，所述加熱器外殼上的進、出氣口與其內部的所述加熱芯形成氣體流動通道，氣體可從加熱器外殼的進氣口進入，經過加熱芯加熱后，再從加熱器外殼的出氣口出去；

所述加熱芯包括加熱內芯，所述加熱內芯與加熱器外殼和端蓋之間用上陶瓷襯套、出口陶瓷襯套、下陶瓷襯套、進口陶瓷襯套、前陶瓷襯套和后陶瓷襯套隔開，所述出口陶瓷襯套和進口陶瓷襯套上開有與所述加熱器外殼上的出、進氣口相對應的氣孔；

所述U形硅碳棒套于所述加熱內芯中，所述上陶瓷襯套開有方形槽，U形硅碳棒上端部伸到所述方形槽中并由硅碳棒夾子夾緊，硅碳棒夾子通過鋁帶與插在端蓋上的電極相連，對U形硅碳棒供電。

所述上陶瓷襯套和進口陶瓷襯套上開有細圓洞，固定在端蓋和加熱器外殼上的熱電偶探針插入到細圓洞內，監測氣體溫度。

所述加熱內芯由數個圓墊片、第一高溫合金板、第二高溫合金板、方形一號墊片、第三高溫合金板、第四高溫合金板和方形二號墊片按一定順序疊在一起由緊固夾具夾緊形成加熱內芯內部氣體流動通道，由定位銷進行定位，每兩個高溫合金板間均有6個圓墊片及一個方形一號墊片或方形二號墊片。