[發明專利]一種空心磚蓄熱體結構以及蓄熱式加熱器

有效

• 申請號: 202011126078.X
• 申請日: 2020-10-20
• 公開（公告）號: CN112240719B
• 公開（公告）日: 2022-07-05
• 發明（設計）人: 王勇;李龍飛;陳宏玉;洪流;付秀文;劉占一;胡錦華
• 申請（專利權）人: 西安航天動力研究所
• 主分類號: F28D20/00
• 分類號: F28D20/00
• 代理公司: 西安智邦專利商標代理有限公司 61211
• 代理人: 唐沛

本發明公開了一種空心磚蓄熱體結構以及蓄熱式加熱器，該空心磚蓄熱體結構包括若干層空心磚單元；每層空心磚單元包括圓柱型空心磚以及環形空心磚；環形空心磚同軸設置在圓柱型空心磚的外部，且圓柱型空心磚的外圓表面與環形空心磚的內環面相接觸；環形空心磚由外形、大小、數量均相同的多個第一扇型空心磚以及多個第二扇型空心磚間隔拼接而成；上、下層空心磚通過軸向定位柱連接；圓柱型空心磚中所有第一通孔呈“S”形沿中心軸周期性對稱排列，第一扇型空心磚和第二扇型空心磚的所有第二通孔呈“V”形分布。該結構中各個組成部分之間結構穩固性較好，特殊的通孔布局形式有效地防止了空心磚熱應力開裂，提高了熱穩定性、抗熱震性和使用壽命。

技術領域

本發明涉及空心磚蓄熱體結構，特別涉及用于蓄熱式加熱器的空心磚蓄熱體結構，可應用于超燃沖壓直連試驗臺的高溫純凈空氣試驗系統和其它蓄熱式加熱器系統中。

背景技術

蓄熱式加熱技術的超燃沖壓直連試驗臺是利用常規熱源來產生熱量并儲存于蓄熱床材料中，在隨后試驗期間，熱能從蓄熱材料中傳遞給高壓空氣流以提高空氣溫度，形成高溫高壓的模擬來流。

國外蓄熱式加熱器的研制與應用主要集中在美國(如NASA、ASE公司和AEDC)、法國和日本(NAL)，早在20世紀60-70年代美國ASE就開始了這類加熱器的傳熱分析、材料開發和設計技術研究。理論上空心磚型蓄熱式加熱器來產生高溫空氣，可供應無污染、滿足化學、物理特性要求的高焓純凈空氣，因此，超燃沖壓直連試驗臺采用空心磚型蓄熱式加熱器提供熱源的方式已然成為當前的一種趨勢。

但是，空心磚蓄熱體作為空心磚型蓄熱加熱器設計的核心與關鍵之一，主要有以下幾個關鍵問題：

1、熱震穩定性問題：空心磚蓄熱體工作在急冷急熱的狀態下，承受高溫作用和因內外溫度差變化引起應力變化，可能會造成空心磚蓄熱體的開裂，產生的粉塵和顆粒會引起蓄熱體加熱系統的污染，甚至損壞高溫閥等設備。

2、氣流偏流問題：蓄熱體加熱系統預熱和增壓工作過程中，如果在蓄熱體內部通孔流道的氣流出現偏流，將產生熱應力，蓄熱體易破裂，同時引起流阻力增大，造成蓄熱體浮動。

3、蓄熱體排布問題：蓄熱體加熱器系統的蓄熱體熱容要求是釋放量的20倍以上，整體蓄熱體結構龐大，高度較高，需要合理的設計結構布局，一方面需要考慮安裝定位，放置整體偏斜，操作維護方便；另一方面要提高整個蓄熱體的結構穩定性和抗震性。

目前，現有的公開技術中均沒有對空心磚型蓄熱加熱器中蓄熱體的具體結構的記載，因此，為了滿足空心磚型蓄熱加熱器的研究，急需提供一種蓄熱體結構以滿足當前的需求。

發明的內容

本發明的技術解決問題是：提供了一種空心磚蓄熱體結構，該蓄熱體鎖扣配合、疊拼安裝，部件間定位明確，可維修性強，結構穩固性較好，特殊的氣流流道布局形式有效地防止了空心磚熱應力開裂，提高了熱穩定性、抗熱震性和使用壽命。

本發明的技術解決方案是：提供了一種空心磚蓄熱體結構，包括若干層空心磚單元；

每層空心磚單元包括圓柱型空心磚以及環形空心磚；

圓柱型空心磚居中放置；環形空心磚同軸設置在圓柱型空心磚的外部，且圓柱型空心磚的外圓表面與環形空心磚的內環面相接觸；

環形空心磚由外形、大小、數量均相同的多個第一扇型空心磚以及多個第二扇型空心磚間隔拼接而成；

每個第一扇型空心磚的小端圓弧面與圓柱型空心磚通過凹凸子母扣進行定位；

圓柱型空心磚上從中心至邊緣設有N級第一通孔組，其中：第一級通孔組為設置在圓柱型空心磚中心的一個第一通孔；

第2至N級第一通孔組的設置滿足以下條件：