[發明專利]蓄熱和直熱兩用電磁感應式空氣電加熱器及其使用方法

在審

• 申請號: 202211036657.4
• 申請日: 2022-08-29
• 公開（公告）號: CN115371256A
• 公開（公告）日: 2022-11-22
• 發明（設計）人: 李耀華;楊海濱;張詣;田奧克;李建強;夏洪亞;范長海;蘇博;王貝
• 申請（專利權）人: 中國空氣動力研究與發展中心高速空氣動力研究所
• 主分類號: F24H3/04
• 分類號: F24H3/04;F24H9/1863;F24H15/208;F24H15/37;B05D5/12
• 代理公司: 北京中濟緯天專利代理有限公司 11429
• 代理人: 王丹

本發明屬于電加熱技術領域，公開了一種蓄熱和直熱兩用電磁感應式空氣電加熱器及其使用方法。電磁感應式空氣電加熱器水平放置、前端開口后端封閉；承壓外殼體前端面設置有氣流出口，前段設置有氣流入口；承壓外殼體內腔，從前至后串聯若干個電磁加熱蓄熱單元；每個電磁加熱蓄熱單元的隔熱殼體為兩端具有連接法蘭盤的圓管，隔熱殼體表面纏繞感應線圈，感應線圈內設冷卻水流道；感應線圈外包磁軛，感應線圈與承壓外殼體之間的間隙構成環形進氣氣流通道；隔熱殼體的內腔設置有串列排列的加熱芯體；加熱芯體開有陣列排列的通孔，通孔構成氣流加熱通道；各加熱芯體之間的隔離空間構成混流區。電磁感應式空氣電加熱器具有蓄熱和直熱兩種使用方法。

技術領域

本發明屬于電加熱技術領域，具體涉及一種蓄熱和直熱兩用電磁感應式空氣電加熱器及其使用方法。

背景技術

目前傳統的氣體加熱技術主要有電弧加熱、燃燒加熱、電阻加熱等。電弧加熱器通過高壓直流電弧的輻射、傳導和對流綜合傳熱的能量添加來產生高溫氣流，加熱能力可達到3000K以上，但存在NO₂、電極污染和氣流溫度場不均勻等問題。燃燒加熱器將空氣、氧氣和燃料(氫或碳氫燃料)的高溫燃燒產物作為高速風洞試驗氣體，最高可以提供馬赫數8左右的模擬能力，但伴隨產生相當比例的水蒸氣、CO₂及一些非平衡污染組分。電阻加熱器通過大功率電阻元件的發熱來加熱氣流，可以產生純凈試驗空氣，但電阻元件工作溫度較低，裸帶電阻元件通常不高于1300K，裝在電熱管中的電阻絲通常不高于1200K。

感應加熱技術具有加熱效率高、無污染、節能、易于實現自動調節與控制等特點，可以很好地彌補傳統加熱方式的不足。感應加熱技術多用于金屬熱處理，在大流量空氣加熱的應用上目前還沒有看到。

當前，亟需發展一種用于高溫大流量空氣加熱的蓄熱和直熱兩用電磁感應式空氣電加熱器及其使用方法。

發明內容

本發明所要解決的一個技術問題是提供一種蓄熱和直熱兩用電磁感應式空氣電加熱器，本發明所要解決的另一個技術問題是提供一種蓄熱和直熱兩用電磁感應式空氣電加熱器的蓄熱使用方法，本發明所要解決的再一個技術問題是提供一種蓄熱和直熱兩用電磁感應式空氣電加熱器的直熱使用方法。

本發明的蓄熱和直熱兩用電磁感應式空氣電加熱器，其特點是，所述的電磁感應式空氣電加熱器整體為水平放置、前端開口后端封閉的圓管Ⅰ，圓管Ⅰ為承壓外殼體；在承壓外殼體的前端面設置有氣流出口，氣流出口的中心軸線與電磁感應式空氣電加熱器的中心軸線重合；在承壓外殼體的前段還設置有氣流入口，氣流入口的中心軸線與電磁感應式空氣電加熱器的中心軸線相交；

在承壓外殼體的內腔，安裝有從前至后串聯連接的若干個電磁加熱蓄熱單元；每個電磁加熱蓄熱單元的隔熱殼體為兩端具有連接法蘭盤的圓管Ⅱ，隔熱殼體表面纏繞感應線圈，感應線圈內設冷卻水流道；感應線圈外包磁軛，感應線圈與承壓外殼體之間的間隙構成環形進氣氣流通道；隔熱殼體的內腔設置有串列排列的加熱芯體，加熱芯體的中心軸線與電磁感應式空氣電加熱器的中心軸線重合；加熱芯體開有陣列排列的通孔，通孔的中心軸線與電磁感應式空氣電加熱器的中心軸線平行，通孔構成氣流加熱通道；各加熱芯體之間設置有隔離空間，隔離空間構成混流區；

冷氣流從氣流入口進入，沿環形進氣氣流通道流動，到達承壓外殼體的后端折返，經加熱芯體的氣流加熱通道加熱、混流區混流后，熱氣流從氣流出口流出。

進一步地，所述電磁感應式空氣電加熱器具有配套的電源系統、水冷系統、測控系統和安全監控系統。

進一步地，所述的承壓外殼體的材料為不銹鋼，承受壓力最高為16MPa；承壓外殼體與磁軛之間的間隙距離L與承壓外殼體的外徑D之比約為0.15:1。

進一步地，所述的磁軛由沿感應線圈周向排列的若干片冷軋硅鋼片組成，冷軋硅鋼片的厚度為0.3mm；磁軛采用仿形結構，磁軛的內弧面弧度與感應線圈的外圓弧度相同，磁軛緊貼感應線圈外側，約束感應線圈向外發散的磁場，減少外磁路磁阻。