專利名稱：空氣加熱器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種在航空發(fā)動機(jī)風(fēng)洞試驗中，為模擬M＝7超音速試驗氣流而給試驗氣體進(jìn)行加熱的空氣加熱器。
背景技術(shù)：
在超音速風(fēng)洞模擬實驗中，利用拉瓦爾噴管獲得超音速氣流，在氣流膨脹過程中，由于膨脹導(dǎo)致氣流溫度大幅降低，因此需要在實驗空氣噴出之前將其加熱，以便在其膨脹吸熱后達(dá)到所需溫度，目前，常用的空氣加熱器為采用電加熱的吸熱式加熱器，這種加熱器成本高結(jié)構(gòu)復(fù)雜。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種利用氫氣燃燒對試驗空氣加熱并能補(bǔ)償燃燒所消耗的氧氣的空氣加熱器。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)解決方案為一種空氣加熱器，包括直筒、進(jìn)氣盤和錐形筒，直筒兩端分別通過發(fā)蘭連接該進(jìn)氣盤和錐形筒；該進(jìn)氣盤上設(shè)有火花塞及點火氫氣入口、點火空氣入口和主流氫氣入口及純氧氣入口，錐形筒上設(shè)有噴嘴。
進(jìn)一步，所述直筒的筒壁為夾套式筒壁，該夾套式筒壁由內(nèi)外兩個套置在一起的不銹鋼筒構(gòu)成，該夾套式筒壁的末端設(shè)有進(jìn)氣口，前端設(shè)有出氣口。
進(jìn)一步，所述兩不銹鋼筒之間設(shè)有與所述進(jìn)出氣口相連通的螺旋形氣體通道。
進(jìn)一步，所述火花塞設(shè)于所述進(jìn)氣盤中央，所述點火氫氣入口和點火空氣入口設(shè)于最內(nèi)層以火花塞為中心的同心環(huán)上，其外側(cè)依次為分別均布于同心環(huán)上的若干個純氧氣入口和主流氫氣入口。
進(jìn)一步，所述主流氫氣入口與水平放置的主流氫氣管相連接，所述主流氫氣入口包括與該主流氫氣管相連通的氫集氣環(huán)及連通該氫集氣環(huán)與直筒內(nèi)腔的進(jìn)氣管。
進(jìn)一步，所述純氧氣入口與水平放置的純氧氣管相連接，所述純氧氣入口包括與該純氧氣管相連通的氧集氣環(huán)及連通該氧集氣環(huán)與直筒內(nèi)腔的進(jìn)氣管。
進(jìn)一步，所述連通氫集氣環(huán)與直筒內(nèi)腔的進(jìn)氣管與所述連通氧集氣環(huán)與直筒內(nèi)腔的進(jìn)氣管成30°夾角。
進(jìn)一步，所述點火氫氣入口和點火空氣入口設(shè)置為與水平放置的點火氫氣管及點火空氣管相連接的相互成一定角度、使該兩股氣流在進(jìn)氣盤前端相交的進(jìn)氣管。
進(jìn)一步，所述點火氫氣流和點火空氣流相交處距進(jìn)氣盤50mm。
采用上述結(jié)構(gòu)后，由于加熱器進(jìn)氣盤上設(shè)有氫氣入口、氧氣入口，可利用氫氣燃燒的熱量將加熱器筒內(nèi)的試驗氣體加熱，而主流氫氣流和純氧氣流的夾角為30°，使氫氣、氧氣均勻混合而燃燒均勻、完全；點火氫氣入口和點火空氣入口設(shè)于火花塞外側(cè)的同心環(huán)上，而且兩股氣流相交處距進(jìn)氣盤一定距離，使火花塞點火容易且進(jìn)氣盤不會因高溫而燒壞；試驗空氣從直筒的夾套式筒壁末端的進(jìn)氣口進(jìn)入螺旋形通道，從前端的出氣口注入加熱器筒內(nèi)，充分吸收了筒壁的熱量，提高了熱能利用率，而且本發(fā)明加熱器結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉。


圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明進(jìn)氣盤的B向視圖；圖3為本發(fā)明直筒筒壁的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式如圖1所示，本發(fā)明空氣加熱器包括直筒1、進(jìn)氣盤2和錐形筒3，直筒1兩端分別通過發(fā)蘭連接該進(jìn)氣盤2和錐形筒3。
直筒1的筒壁為夾套式筒壁，該夾套式筒壁的末端設(shè)有進(jìn)氣口11，前端設(shè)有出氣口12，該夾套式筒壁由內(nèi)外兩個套置在一起的不銹鋼筒構(gòu)成，該兩個不銹鋼筒之間設(shè)有與所述進(jìn)氣口11、出氣口12相連通的螺旋形氣體通道13，其結(jié)構(gòu)如圖3所示。室溫空氣從夾套式筒壁末端的進(jìn)氣口11進(jìn)入螺旋形通道13，吸收了筒壁的熱量后高溫空氣從前端的出氣口12注入加熱器內(nèi)。
該進(jìn)氣盤2上設(shè)有火花塞21及點火氫氣入口22、點火空氣入口23和主流氫氣入口24及純氧氣入口25，該進(jìn)氣盤采用互擊射流式噴嘴，火花塞21設(shè)置于進(jìn)氣盤中央，采用普通航空發(fā)動機(jī)火花塞，配以汽車點火線圈；點火氫氣入口22、點火空氣入口23、主流氫氣入口24及純氧氣入口25分別開在以火花塞21為中心的從內(nèi)到外的同心環(huán)上，如圖1、2所示，其中，點火氫氣入口22和點火空氣入口23設(shè)于最內(nèi)層的以火花塞為中心的同心環(huán)上，該兩股氣流相交于火花塞前端；為防止火花塞和進(jìn)氣盤被燒壞，如圖1所示，該兩股氣流相交處距進(jìn)氣盤大約為50mm；靠近點火氫氣入口22和點火空氣入口23的外側(cè)是均勻分布在以火花塞為中心的同心環(huán)上的12個直徑3mm的純氧氣入口25，最外層是均勻分布在同心環(huán)上的12個直徑1.7mm的主流氫氣入口24，為方便氣體相互混合而燃燒均勻、完全，主流氫氣流和純氧氣流的夾角為30°；錐形筒3上設(shè)有噴嘴31。
為方便安裝并且使氣流均勻，主流氫氣入口24與水平放置的主流氫氣管241相連接，設(shè)置于進(jìn)氣盤上的主流氫氣入口24包括與該主流氫氣管241相連通的氫集氣環(huán)242及連通該氫集氣環(huán)與直筒內(nèi)腔的進(jìn)氣管243；純氧氣入口25與水平放置的純氧氣管251相連接，所述純氧氣入口25包括與該純氧氣管相連通的氧集氣環(huán)252及連通該氧集氣環(huán)與直筒內(nèi)腔的進(jìn)氣管253；進(jìn)氣管243、253相互成30°夾角；由于點火氫氣和點火空氣流量較小，點火氫氣入口22和點火空氣入口23分別設(shè)置為兩個成一定角度的進(jìn)氣管，使該點火氫氣和點火空氣在進(jìn)氣盤前端相交，相交處距進(jìn)氣盤50mm。而與點火氫氣入口、點火空氣入口相連接的點火氫氣管道221及點火空氣管道231均水平放置。
該空氣加熱器在使用時，試驗空氣從進(jìn)氣口11進(jìn)入螺旋形通道13，吸收了筒壁的熱量后高溫空氣從前端的出氣口12注入加熱器內(nèi)；火花塞21產(chǎn)生電火花，在火花塞前端點燃點火氫氣，然后引燃主流氫氣，將試驗空氣加熱，然后高溫空氣從錐形筒上的噴嘴噴出得到所需要的超音速氣流。
權(quán)利要求
1.一種空氣加熱器，其特征在于包括直筒、進(jìn)氣盤和錐形筒，直筒兩端分別通過發(fā)蘭連接該進(jìn)氣盤和錐形筒；該進(jìn)氣盤上設(shè)有火花塞及點火氫氣入口、點火空氣入口和主流氫氣入口及純氧氣入口，錐形筒上設(shè)有噴嘴。
2.如權(quán)利要求1所述的空氣加熱器，其特征在于所述直筒的筒壁為夾套式筒壁，該夾套式筒壁由內(nèi)外兩個套置在一起的不銹鋼筒構(gòu)成，該夾套式筒壁的末端設(shè)有進(jìn)氣口，前端設(shè)有出氣口。
3.如權(quán)利要求2所述的空氣加熱器，其特征在于所述兩不銹鋼筒之間設(shè)有與所述進(jìn)出氣口相連通的螺旋形氣體通道。
4.如權(quán)利要求1所述的空氣加熱器，其特征在于所述火花塞設(shè)于所述進(jìn)氣盤中央，所述點火氫氣入口和點火空氣入口設(shè)于最內(nèi)層以火花塞為中心的同心環(huán)上，其外側(cè)依次為分別均布于同心環(huán)上的若干個純氧氣入口和主流氫氣入口。
5.如權(quán)利要求1所述的空氣加熱器，其特征在于所述主流氫氣入口與水平放置的主流氫氣管相連接，所述主流氫氣入口包括與該主流氫氣管相連通的氫集氣環(huán)及連通該氫集氣環(huán)與直筒內(nèi)腔的進(jìn)氣管。
6.如權(quán)利要求1所述的空氣加熱器，其特征在于所述純氧氣入口與水平放置的純氧氣管相連接，所述純氧氣入口包括與該純氧氣管相連通的氧集氣環(huán)及連通該氧集氣環(huán)與直筒內(nèi)腔的進(jìn)氣管。
7.如權(quán)利要求5或6所述的空氣加熱器，其特征在于所述連通氫集氣環(huán)與直筒內(nèi)腔的進(jìn)氣管與所述連通氧集氣環(huán)與直筒內(nèi)腔的進(jìn)氣管成30°夾角。
8.如權(quán)利要求1所述的空氣加熱器，其特征在于所述點火氫氣入口和點火空氣入口設(shè)置為與水平放置的點火氫氣管及點火空氣管相連接的相互成一定角度、使該兩股氣流在進(jìn)氣盤前端相交的進(jìn)氣管。
9.如權(quán)利要求8所述的空氣加熱器，其特征在于所述點火氫氣流和點火空氣流相交處距進(jìn)氣盤50mm。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種空氣加熱器，包括直筒、進(jìn)氣盤和錐形筒，直筒兩端分別通過發(fā)蘭連接該進(jìn)氣盤和錐形筒；該進(jìn)氣盤上設(shè)有火花塞及點火氫氣入口、點火空氣入口和主流氫氣入口及純氧氣入口，錐形筒上設(shè)有噴嘴。采用上述結(jié)構(gòu)后，由于加熱器進(jìn)氣盤上設(shè)有氫氣入口、氧氣入口，可利用氫氣燃燒的熱量將加熱器筒內(nèi)的試驗氣體加熱，而主流氫氣流和純氧氣流的夾角為30°，使氫氣、氧氣均勻混合而燃燒均勻、完全；點火氫氣入口和點火空氣入口設(shè)于火花塞外側(cè)的同心環(huán)上，而且兩股氣流相交處距進(jìn)氣盤一定距離，使火花塞點火容易且進(jìn)氣盤不會因高溫而燒壞。
文檔編號G01M9/04GK1664532SQ20051006604
公開日2005年9月7日 申請日期2005年4月22日 優(yōu)先權(quán)日2005年4月22日
發(fā)明者俞剛, 李建國, 錢大興, 李英, 范清玲 申請人:中國科學(xué)院力學(xué)研究所