CN102507194B - 高热流热环境模拟装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高热流热环境模拟装置，包括：支架，炉体，炉盖，绝缘底座，加热体组件，试验件，冷却介质进路，冷却介质出路，双色集成式红外测温仪，抽真空装置，充气口，压力传感器，防爆口和电源系统。根据本发明实施例的高热流热环境模拟装置，采用中频感应方式加热，可以保证热量高效及时加入，同时圆筒的构型保证了加热的均匀性；加热环境采用真空惰性气体保护，防止石墨加热体高温氧化，使得最高加热温度能够达到2800℃以上，从而保证有能力提供3MW/m2以上的热流密度。

Description

高热流热环境模拟装置
技术领域
本发明属于辐射式加热装置技术领域，涉及辐射式加热装置，特别涉及一种高热流热环境模拟装置。
背景技术
在发动机研制过程中，为实现高热流部件的有效冷却，需要对冷却结构的冷却特性进行实验研究和考核。发动机热部件工作面临的热流密度条件超过3MW/m2，传统加热方式如石英加热无法达到这样高的热流密度。同时，为了研究冷却过程的换热规律，希望获得模拟实际情况的加热热流条件。因此，如何设计一种能够提供高热流密度，且热流密度相对稳定的加热方式成为迫切需要解决的关键问题。
再生主动冷却研究用高热流热环境模拟装置用于实现模拟高热流条件的实验，满足冷却结构考核对热流密度模拟条件的要求。
发明内容
本发明旨在至少解决上述技术问题之一。
为此，本发明的一个目的在于提出一种具有很好的加热热流密度稳定性的高热流热环境模拟装置。
根据本发明实施例的高热流热环境模拟装置，包括：支架；炉体，所述炉体与所述支架相连且所述炉体的顶部具有开口；炉盖，所述炉盖可转动地安装在所述炉体上以打开和关闭所述开口；绝缘底座，所述绝缘底座在所述炉体内安装在所述炉体的底部；加热体组件，所述加热体组件包括石墨辐射体、包覆所述石墨辐射体的保温层和缠绕所述保温层的感应线圈，所述加热体组件安装在所述绝缘底座上；试验件，所述试验件沿上下方向安装在所述石墨辐射体内，其中，所述感应线圈对所述石墨辐射体进行加热，所述石墨辐射体发出辐射对所述试验件加热；冷却介质进路，所述冷却介质进路与所述试验件的第一端连通以使冷却介质流入所述试验件；冷却介质出路，所述冷却介质出路与所述试验件的第二端连通以使冷却介质流出所述试验件；双色集成式红外测温仪，所述双色集成式红外测温仪用于检测所述试验件的温度；抽真空装置，所述抽真空装置与所述炉体相连以对所述炉体进行抽真空；充气口，所述充气口与所述炉体相连以向所述炉体内充入惰性气体；压力传感器，所述压力传感器与所述炉体相连以检测所述炉体内的压力值，当所述压力值超过阈值后，所述压力传感器发出报警信号；防爆口，所述防爆口与所述炉体相连；和电源系统，所述电源系统与所述感应线圈相连。
根据本发明实施例的高热流热环境模拟装置，采用中频感应方式加热，可以保证热量高效及时加入；加热环境采用真空惰性气体保护，防止石墨加热体高温氧化，使得最高加热温度能够达到2800℃以上，从而保证有能力提供3MW/m2以上的热流密度。
另外，根据本发明上述实施例的高热流热环境模拟装置还可以具有如下附加的技术特征：
根据本发明的一个实施例的高热流热环境模拟装置，还包括炉盖升降机构，所述炉盖升降机构的第一端与所述炉体相连且所述炉盖升降机构的第二端与所述炉盖相连以用于提升和放下所述炉盖。
根据本发明的一个实施例的高热流热环境模拟装置，所述石墨辐射体为石墨筒。
有利地，根据本发明的一个实施例的高热流热环境模拟装置，所述石墨筒为圆柱形石墨筒。
有利地，根据本发明的一个实施例的高热流热环境模拟装置，所述抽真空装置为真空泵。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1是根据本发明的一个实施例的高热流热环境模拟装置的示意图。
图2是根据本发明的另一实施例的高热流热环境模拟装置的示意图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，一体地连接，也可以是可拆卸连接；可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
下面参考附图来详细描述根据本发明实施例的高热流热环境模拟装置。
如图1-2所示，根据本发明实施例的高热流热环境模拟装置，包括：支架101，炉体102，炉盖103，绝缘底座200，加热体组件300，试验件400，冷却介质进路501，冷却介质出路502，双色集成式红外测温仪600，抽真空装置700，充气口104，压力传感器105，防爆口106，和电源系统800。
具体地说，炉体102与支架101相连且炉体102的顶部具有开口。
炉盖103可转动地安装在炉体102上以打开和关闭所述开口。
绝缘底座200在炉体102内安装在炉体102的底部。
加热体组件300包括石墨辐射体301、包覆石墨辐射体301的保温层302和缠绕保温层302的感应线圈303。加热体组件300安装在绝缘底座200上。
试验件400沿上下方向安装在石墨辐射体301内。其中，感应线圈303对石墨辐射体301进行加热，石墨辐射体301发出辐射对试验件400加热。
冷却介质进路501与试验件400的第一端（即如图1中所示的试验件400的下端）连通以使冷却介质流入试验件400。
冷却介质出路502与试验件40的第二端（即如图1中所示的试验件400的上端）连通以使冷却介质流出试验件400。
双色集成式红外测温仪600用于检测试验件400的温度。通过红外辐射，双比色测温更加准确。
抽真空装置700与炉体102相连以对炉体102进行抽真空。由此，可以防止设备高温氧化，腐蚀，提高设备的使用寿命。
充气口104与炉体102相连以向炉体102内充入惰性气体。由此，可以进一步防止设备的氧化、腐蚀。
压力传感器105与炉体102相连以检测炉体102内的压力值。当所述压力值超过阈值后，压力传感器105发出报警信号。由此，可以提高设备工作的稳定性与安全性。
防爆口106与炉体102相连，由此，当设备内压力过大时，可以通过防爆口106释放压力。
电源系统800与感应线圈303相连，以提供感应线圈303加热时的电源。
根据本发明实施例的高热流热环境模拟装置，采用中频感应方式加热，可以保证热量高效及时加入；加热环境采用真空惰性气体保护，防止石墨辐射体高温氧化，使得最高加热温度能够达到2800℃以上，从而保证有能力提供3MW/m2以上的热流密度。
根据本发明的一个实施例，所述高热流热环境模拟装置还包括炉盖升降机构107。炉盖升降机构107的第一端与炉体102相连且炉盖升降机构107的第二端与炉盖103相连以用于提升和放下炉盖103。由此，可以提高设备的自动化程度，减少操作者的劳动强度。
根据本发明的一些实施例，石墨辐射体301为石墨筒。有利地，根据本发明的一个示例，所述石墨筒为圆柱形石墨筒。由此，圆筒的构型保证了加热的均匀性。
有利地，根据本发明的一个具体示例，抽真空装置700为真空泵。由此，可以使结构简单且安全可靠。
根据本发明实施例的高热流热环境模拟装置，通过感应线圈对石墨辐射体进行加热，石墨辐射体发出辐射对试验件加热，这样才能够达到高热流水平，更好地模拟试验件的需求。并且通过在试验件中通入冷却介质来精确模拟研究发动机换热过程。
根据本发明实施例的高热流热环境模拟装置，采用中频感应方式加热，可以保证热量高效及时加入，同时圆筒的构型保证了加热的均匀性；加热环境采用真空惰性气体保护，防止石墨加热体高温氧化，使得最高加热温度能够达到2800℃以上，从而保证有能力提供3MW/m2以上的热流密度。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (5)

1.一种高热流热环境模拟装置，其特征在于，包括：
支架；
炉体，所述炉体与所述支架相连且所述炉体的顶部具有开口；
炉盖，所述炉盖可转动地安装在所述炉体上以打开和关闭所述开口；
绝缘底座，所述绝缘底座在所述炉体内安装在所述炉体的底部；
加热体组件，所述加热体组件包括石墨辐射体、包覆所述石墨辐射体的保温层和缠绕所述保温层的感应线圈，所述加热体组件安装在所述绝缘底座上；
试验件，所述试验件沿上下方向安装在所述石墨辐射体内，其中，所述感应线圈对所述石墨辐射体进行加热，所述石墨辐射体发出辐射对所述试验件加热；
冷却介质进路，所述冷却介质进路与所述试验件的第一端连通以使冷却介质流入所述试验件；
冷却介质出路，所述冷却介质出路与所述试验件的第二端连通以使冷却介质流出所述试验件；
双色集成式红外测温仪，所述双色集成式红外测温仪用于检测所述试验件的温度；
抽真空装置，所述抽真空装置与所述炉体相连以对所述炉体进行抽真空；
充气口，所述充气口与所述炉体相连以向所述炉体内充入惰性气体；
压力传感器，所述压力传感器与所述炉体相连以检测所述炉体内的压力值，当所述压力值超过阈值后，所述压力传感器发出报警信号；
防爆口，所述防爆口与所述炉体相连；和
电源系统，所述电源系统与所述感应线圈相连。
2.根据权利要求1所述的高热流热环境模拟装置，其特征在于，还包括炉盖升降机构，所述炉盖升降机构的第一端与所述炉体相连且所述炉盖升降机构的第二端与所述炉盖相连以用于提升和放下所述炉盖。
3.根据权利要求1或2所述的高热流热环境模拟装置，其特征在于，所述石墨辐射体为石墨筒。
4.根据权利要求3所述的高热流热环境模拟装置，其特征在于，所述石墨筒为圆柱形石墨筒。
5.根据权利要求1或2所述的高热流热环境模拟装置，其特征在于，所述抽真空装置为真空泵。
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