CN102967436A - 一种用于高超声速风洞热管道的隔热层 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种隔热层，特别涉及一种用于高超声速风洞热管道的隔热层。隔热层为筒状结构，包括筒身和两个桶盖；筒身由多层金属板卷制而成；所述桶盖由金属板制成；两个桶盖分别焊接在筒身的两端；多层金属板中每层都带有凸起结构。本发明采用多层金属板结构，利用薄板之间的空气进行隔热，同时利用金属板的强度达到抵抗气流的冲刷以及内部气流的压力，所以不需要开设压力平衡孔，延长了隔热层结构的使用寿命，消除了隔热材料对流场的污染；凸起面积为33％-40％，能够同时保证隔热效果和隔热层结构的刚度；不需要进行设备的检修和维护，节约了成本，具有很好的经济效益。

Description

一种用于高超声速风洞热管道的隔热层

技术领域

本发明涉及一种隔热层，特别涉及一种用于高超声速风洞热管道的隔热层。

背景技术

常规高超声速风洞一般使用压缩空气作为试验介质，而压缩空气在膨胀时，会大量吸收周围的热量，使压缩空气中的水分冷凝。虽然风洞使用的压缩空气经过干燥处理，但随着试验马赫数的提高，冷凝问题依然存在，所以在高超声速风洞中，一般采用加热设备对试验介质进行加热，避免冷凝现象。为了降低试验介质温度升高给风洞结构带来的影响，同时降低设备表面的温度(以免给试验人员造成风险)，高超声速风洞热管道内部一般设置隔热层。国内在用的几座高超声速风洞热管道的隔热层(2)基本选用包覆高硅氧面毡的方案，如图1所示，承压外壳(1)承受气流静压，为避免内衬(3)受压，一般在内衬上开设压力平衡孔。

现有技术方案的缺点在于高硅氧面毡易从平衡孔中吸入气流，造成隔热材料损失，降低隔热效果，同时吸入气流的隔热材料污染流场，损伤试验设备。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术的不足，提出一种用于高超声速风洞热管道的隔热层。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的。

本发明的一种用于高超声速风洞热管道的隔热层，该高超声速风洞热管道由外到内依次为承压外壳、隔热层和内衬；内衬上不开设压力平衡孔；

所述的隔热层为筒状结构，整体呈密封状态，包括筒身和两个桶盖；

所述的筒身由多层金属板卷制而成；所述桶盖由金属板制成；

所述的两个桶盖分别焊接在筒身的两端；

所述的多层金属板中每层都带有凸起结构，可利用滚花的工艺制作凸起结构；每层金属板上的凸起面积占该金属板总面积的33％-40％；

所述的每层金属板厚度为0.2mm，所述凸起的直径为0.5mm，所述凸起的高度为0.2mm；

所述的多层金属板为叠层放置，且相互之间错开位置，即下层金属板的凸起部分设置在上层金属板非凸起部分的下方处，下层金属板的非凸起部分设置在上层金属板凸起部分的下方处，以使相邻的两层不锈钢板间形成空隙，可利用该空隙中的空气进行隔热；

上述的多层金属板中相邻的两层金属板之间还可以设置非金属隔热材料，非金属隔热材料为玻璃纤维棉、玻璃纤维成形块或多孔二氧化硅；

上述的金属板为不锈钢板。

有益效果

本发明采用多层金属板结构，利用薄板之间的空气进行隔热，同时利用金属板的强度达到抵抗气流的冲刷以及内部气流的压力，所以不需要开设压力平衡孔，延长了隔热层结构的使用寿命，消除了隔热材料对流场的污染；

凸起面积为33％-40％，能够同时保证隔热效果和隔热层结构的刚度；

不需要进行设备的检修和维护，节约了成本，具有很好的经济效益。

附图说明

图1为现有技术隔热层结构示意图；

图2为本发明经过滚花工艺加工后的不锈钢板结构示意图；

图3为本发明第一个实施例隔热层结构示意图；

图4为本发明第二个实施例隔热层结构示意图。

具体实施方式

一种用于高超声速风洞热管道的隔热层，所述隔热层位于风洞热管道外壳和内衬之间，所述隔热层包括多层不锈钢板，所述每层不锈钢板厚度为0.2mm，利用滚花的工艺将不锈钢板加工出圆形凸起，所述凸起的直径为0.5mm，凸起的高度为0.2mm，每层不锈钢板上的凸起面积与该不锈钢板总面积比为33％至40％；加工后的多层不锈钢板层叠放置，且相互间错开位置，使下层不锈钢板的凸起部分设置在上层不锈钢板非凸起部分的下方处，下层不锈钢板的非凸起部分设置在上层不锈钢板凸起部分的下方处，以在相邻的两层不锈钢板间形成空隙，将层叠后的多层不锈钢板卷制成筒状，卷制收尾处焊接固定；用厚度为0.2mm的不锈钢板制成堵盖，将堵盖焊接固定在卷制成筒状的多层不锈钢板的两端，使层叠布置的多层不锈钢板的两端呈密封状态，以形成端面完整的隔热层。

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

实施例1

一种用于高超声速风洞热管道的隔热层，该高超声速风洞热管道由外到内依次为承压外壳、隔热层和内衬；内衬上不开设压力平衡孔；

所述的隔热层为筒状结构，包括筒身和两个桶盖；

所述的筒身由多层不锈钢板卷制而成；所述桶盖由单层不锈钢板制成；

所述的两个桶盖分别焊接在筒身的两端；

所述的多层不锈钢板中每层都带有凸起结构，利用滚花的工艺制作凸起结构；每层不锈钢板上的凸起面积占该不锈钢板总面积的40％；

所述的每层不锈钢板4厚度为0.2mm，所述凸起5的直径为0.5mm，所述凸起5的高度为0.2mm；如图2所示；

所述的多层不锈钢板为叠层放置，且相互之间错开位置，即下层不锈钢板的凸起部分设置在上层不锈钢板非凸起部分的下方处，下层不锈钢板的非凸起部分设置在上层不锈钢板凸起部分的下方处，以使相邻的两层不锈钢板间形成空隙，可利用该空隙中的空气进行隔热；

当高超声速风洞热管道需在300℃条件下使用时，不锈钢板选用0Cr18Ni10Ti材料；需在600℃条件下使用时，不锈钢板选用0Cr25Ni20材料；需在800℃条件下使用时，不锈钢板选用GH3128材料；

如图3所示，将加工后的多层不锈钢板层叠布置，且相互错开位置，使下层不锈钢板的凸起部分设置在上层不锈钢板非凸起部分的下方处，下层不锈钢板的非凸起部分设置在上层不锈钢板凸起部分的下方处，以在相邻的两层不锈钢板间形成空隙；将层叠后的多层不锈钢板卷制成筒状，卷制收尾处焊接固定；用厚度为0.2mm的不锈钢板制成堵盖，将堵盖焊接固定在层叠布置后的多层不锈钢板的两端，使层叠布置的多层不锈钢板的两端呈密封状态，以形成端面完整的隔热层；图中层数为4层仅为示意，其层数可根据具体需要进行调整。

根据传热和强度计算分析，将凸起面积设为33％至40％之间，能够同时保证隔热效果和隔热层结构的刚度。

3.根据实践检验，原隔热层每间隔大约18个月，需要打开设备检查隔热材料的情况，补充损失的隔热材料，所需时间10天。对于常规高超声速风洞每天按进行3次试验计算，经济损失60万元。本发明不需要进行设备的检修和维护，大大节约了成本，具有很好的经济效益。

实施例2

与实施例不同之处仅在于：相邻的两层不锈钢板之间还设有非金属隔热材料6，如图4所示；所述非金属隔热材料为玻璃纤维棉、玻璃纤维成形块或多孔二氧化硅。

Claims (6)

1.一种用于高超声速风洞热管道的隔热层，该高超声速风洞热管道由外到内依次为承压外壳、隔热层和内衬；内衬上不开设压力平衡孔；其特征在于：

所述的隔热层为筒状结构，整体呈密封状态，包括筒身和两个桶盖；

所述的筒身由多层金属板卷制而成；所述桶盖由金属板制成；

所述的两个桶盖分别焊接在筒身的两端；

所述的多层金属板中每层都带有凸起结构；

所述的多层金属板为叠层放置，且相互之间错开位置。

2.根据权利要求1所述的一种用于高超声速风洞热管道的隔热层，其特征在于：每层金属板上的凸起面积占该金属板总面积的33％-40％。

3.根据权利要求1所述的一种用于高超声速风洞热管道的隔热层，其特征在于：所述的每层金属板厚度为0.2mm，所述凸起的直径为0.5mm，所述凸起的高度为0.2mm。

4.根据权利要求1所述的一种用于高超声速风洞热管道的隔热层，其特征在于：多层金属板中相邻的两层金属板之间设置非金属隔热材料。

5.根据权利要求5所述的一种用于高超声速风洞热管道的隔热层，其特征在于：非金属隔热材料为玻璃纤维棉、玻璃纤维成形块或多孔二氧化硅中的一种。

6.根据权利要求1所述的一种用于高超声速风洞热管道的隔热层，其特征在于：所述的金属板为不锈钢板。

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