Нагреватель газа для форкамеры аэродинамической установки Советский патент 1993 года по МПК G01M9/04 H05B11/00 

Изобретение относится к экспсрименадьной технике для аэродинамических иследований, в частности к нагревателям газа для аэродинамических труб.

Известен нагреватель газа для аэродииамической установки, содержащий охлажаемый корпус, расположенный в нем нагревательный элемент из двуокиси циркония, выполненный в виде полого цилиндра с днищем с двумя продольными сквозными прорезями на боковой поверхности, футеровку с анала л для подачи газа к нагреватель.ному элементу и вспомогательный нагреватель, изготовленный из платиновой проволоки. Последний служит для предварительного нагрева нагревательного элемента до температуры 800°С, при которойдвуокись циркония ста-., новится токопроводящей.

Однако данный нагреватель имеет маленький ресурс работы из-за нестойкости тонкостенных нагревательных элементов и низкую экономичность из-за больших тепловых потерь.

Наиболее близким к и,зобретению по своей технической сущности является нагреватель газа для форкамеры аэродинамической установки, содержащий корпус с системой водяного охлаждения, внутри которого размещены нагревательные элементы, соединенные.с источником нагрева и в которых выполнены каналы для подачи рабочего газа в форкамеру, нагревательные стенки которой образованы внешними тор-цевыми поверхностями нагревательных элементов.

Нагревательные элементы выполнены из пористого токопроводящего материала (например, графи.та) в виде полых коаксиальньах цилиндров, образующих форкамеру и лабиринтную полость для подачи рабочего газа.

Основным недостатком и этого нагревателя является низкий работы ( 10 ч), невысокий КПД и наличие влияния излучения от нагревательных элементов на исследуемый в установке объект, что снижает точность результатов эксперимента и экспериментальные возможности установки.

Целью изобретения является повышение экономичности нагревателя, расширение экспериментальных возможностей установки и уменьшение влияния теплового излучения на исследуемый в установке обьект.

Эта цель достигается благодаря тому, что е tiarpeoaTene газа для Форкамеры аэро динАмической установки, coдйpжчl. корпус с системой оодяного охлаждения, пнутри которого ра.змещены иагреоательные элементы, соединенные с источником на грева и в которых выполнены кандгы для подачи рабочего газа в форкамеру, нагрева емые стенки которой образованы внешними торцевыми поверхностями нагревательных элементов, нагревательные элементы снабжены индивидуальйыми источниками нагрева, герметично соединенными с внутренними полостями нагревательных элем ентов, и выполнены в виде стаканов, симметрично размещенных относительно оси форкамеры.

С целью увеличения ресурса работы нагревателя внутренняя полость стакана выполнена в форме клина, ребро которого параллельно образующей боковых стенок форкамеры.

В качестве источника нагрева применена электронная пушка.

Дополнительно в качестве источника нагрева использован лазер.

На фиг. 1 изображена схема нагревателя газа для форкамеры аэродинамической установки, продольный разрез; на фиг. 2 разрез А-А на фиг. 1.

Нагреватель газа содержит охлаждаемый корпус 1,внутри которого расположены нагревательные элементы 2 (дано сечение одного элемента), выполненные из жаропрочного материала, например сплава на основе молибдена или вольфрама, графита металлокерамики. Внутренняя полость 3 каждого элемента 2 герметично соединена с индивидуальным источником 4 нагрева (например, электронной пушкой, лазером). В нагревательных элементах 2 выполнены каналы 5 для подачи газа в форкамеру б, откуда он через сопло 7 попадает в рабочую часть аэродинамической установки (система газоснабжения на фигуре не показана). Корпус 1 нагревателя заполнен жаропрочной футеровкой 8 (например, двуокисью циркония, керамикой АБН). Нагревательные элементы 2 симметричны относительно оси форкамеры 6. Их донные поверхностью с выходными отверстиями каналов 5 образуют боковую поверхность форкамеры 6, донной поверхностью которой является часть охлаждаемого днища 9 корпуса 1. Внутренние полости 3 нагревательных элементов 2 могут иметь клинообразную или конусообразную форму.

Нагреватель работает следующим образом. Включают источники 4 нагрела нагре вательных элементор) 2 и подлюг рабочий газ через каналы 5 R Фопклмрру Р.. Мощность каждого источника 4 регулируют до получения заданной температуры нагревательного элемента 2. Проходя по каналам 5 рабочий газ нагревается до температуры, близкой к температуре нагревательных элементов 2. При использовании электронной пушки в качестве источника 4 нттрева на выходе из пушки формируют широкий пучок электронов и направляет его в полость 3 нагревательного элемента 2. Необходимо, чтобы поперечное сечение пучка было меньше максимального поперечного сечения полости 3, Соответствующим образом формируют световой пучок при использовании лазера в качестве источника нагрева. Клинообразная или конуснообразная форма полости 3 позволяет на порядок уменьшить удельную мощность и тем самым. предохранить нагревательный элемент 2 от местного перегрева. Клинообразная форма, кроме того, позволяет увеличить длину Формула изобретения 1. НАГРЕВАТЕЛЬ ГАЗА ДЛЯ ФОРКАМЕРЫ АЭРОДИНАМИЧЕСКОЙ УСТАНОВКИ, содержащий корпус с системой водяного охлаждения, внутри которого размещек нагревательные элементы, соединенные с источником нагрева, в которых выполнены каналы для подачи рабочего газа в форкамеру, нагреваемые стенки которой образованы внешними торцевыми поверхностями нагревательных элементов, отличающийся тем, что, с целью повышения экономичности нагревателя, расшйрения экспериментальных возможностей и уменьшения влияния теплового излучения на исследуемый в установке обьект, нагревательные элементы снабжены индивидуфоркамеры б и способствует повышению КПД нагревателя. Увеличению КПД способствует также описанное выше расположение нагревательных элементов 2, приводящее к уменьшению потерь тепла. Увеличение толщины стенки нагревательного элемента на порядок позволяет в десятки раз увеличить ресурс работы наСревателя по сравнению с известными нагревателями. Конструкция устраняет попадание теплового излучения от нагревательных элементов на объект испытаний, что способствует повышению точности измерений. (56) Авторское свидетельство СССР fsh 397063, кл. G 01 М 9/00, 1972. Авторское свидетельство СССР Мг 369449, кл. G 01 М 9/00, 1971. альными источниками нагрева, герметично соединенными с внутренними полостями нагревательнмх элементов, и выполнены в виде стаканов, симметрично размещенных относительнолси форкамеры. 2.Нагреватель по п.1, отличающийся тем, что, с целью увеличения ресурса его работы, внутренняя полость стакана выполнена в форме клина, ребро которого параллельно образующей боковых стенок форкамеры, 3.Нагреватель по и 2, отличающийся тем, что в качестве источника нагрева применена электронная пушка. 4.Нагреватель по пп.1 и 2, отличающийся тем, что в качестве источника нагрева использован лазер.