高温高压管道制造技术

本实用新型专利技术提供一种带电预热功能的高超声速风洞主气流高温高压管道。其包括耐压筒体、滑移筒体、隔热层、加热元件和蓄热筒体，所述耐压筒体的两端分别带有法兰，所述滑移筒体的一端固定在所述耐压筒体的一个法兰上，其另一端为自由端，所述蓄热筒体的一端固定在所述耐压筒体的另一个法兰上，所述蓄热筒体的另一端插入所述滑移筒体中，与所述滑移筒体摩擦接触，所述蓄热筒体的外周上间隔地焊接有多个隔板，各所述隔板的顶端与所述耐压筒体的内表面抵接，所述隔热层通过所述隔板固定在所述耐压筒体与所述蓄热筒体之间，所述加热元件均匀平铺或缠绕在所述蓄热筒体上。根据本实用新型专利技术的高温高压管道，能够缩短风洞启动时间，提高试验效率，便于制造加工。

【技术实现步骤摘要】

本技术设及空气动力学领域，具体而言，设及一种常规高超声速风洞设备连 接部件，一种带电预热的风洞主气流高温高压管道。
技术介绍
常规高超声速风洞运行时，风洞主气流经过管道、阀口和加热器等设备，进入稳定 段前获得符合温度和压力参数要求的空气流量。风洞设计时，按照风洞主气流温度的高低， 管道的长短，会采用不同的管道结构形式。 通常情况下，风洞对于常温、低温气流进行输送的管道，W及加热器出口温度不超 过400°C，快速阀的前后较短的管道，一般采用厚壁不诱钢管道，直接承受气流的温度和压 力，钢材的强度能够保证安全性。高超声速风洞的主气流是属于高温高压状态下的流动，管 道要承受高温和较大的压力，例如CAAA的抑-07风洞，试验调试参数Ma= 8运行时，气流 温度480°C条件下，压力为S.OMPa。Ma= 10调试运行时，气流温度800°C条件下，压力达到 10.OMPa，管道设计压力需要达到14.OMI^a甚至更高，强度安全和气密性是及其重要的，管 道安装一般为双层，内部结构必须耐热、抗冲击，连接可靠，外部必须耐压，气密性好。 针对高超声速风洞对气流加热的特点，风洞高温高压管道从冷状态短时间进入热 状态，一般为数秒钟，管道内壁是被动吸热的，在风洞运行时需要主气流预热管道内壁，管 道越长，预热越慢，风洞等待稳定段气流温度达到符合要求的启动时间，有时甚至比正常的 试验时间还要长；运行温度越高，启动时间越长。 对于压力-引射式风洞运行，例如CAAA的抑-07高超声速风洞，依靠热的主气流 预热管道，大流量下，稳定段温度达到480°C时，一般30s左右，如果Ma数高，主气流的流量 小时，预热的时间更长，风洞启动时间长，浪费大量的能源，为了达到快速升温的条件，需要 提高加热器出口的温度，给加热器系统提出更高的要求，基于加热器的能力限制，高Ma数 试验时，一般难W满足快速升温的目的。对于CARDC的化-31高超声速风洞，目前，采取喷 管前引出旁路，用热的主气流进行管道预热，来提高管壁的温度，缩短风洞的启动时间，但 带来设备运行的复杂程度提高和程序繁琐。 对于压力-真空风洞运行，真空系统一般维持风洞运行时间约几十秒，稳定段还 没有达到要求的温度，真空罐的压力已经不能满足需要的压比条件，无法进行试验。例如， 日本NAk50常规高超声速风洞，增加预热排气系统，实验前，需要预热管道，在稳定段的末 端设置=通，实验前依靠加热器的热气流，预先加热管道，余热气体通过旁路排出，能够达 到缩短启动时间的目的，但风洞运行程序繁琐。 北京大学的0 0. 3m和0 0. 12m高超声速风洞，为满足快速启动，高温高压管道基 本都要提前预热，来增加管壁温度。采用的方法是，在管道外壁面缠绕电热带，但是，此方 式管道加热温度必须受到限制。考虑管道的耐压要求，加热温度一般限定在200°CW下，W 防出现管壁加热不均，出现局部受热降低管道的耐压强度，由于主气流的管壁较厚，吸热量 大，温度上升慢，消耗的电能较大，造成浪费。对于Ma大于7的风洞，应用此方式存在一定 风险，如果风洞在更高Ma数-下工作，主气流工作压力一般大于5.OMPa，使用壳体壁面加热 是存在风险的，实际工程中一般不义用。
技术实现思路
[000引本专利技术要解决的技术问题是，克服现有技术的不足，提供一种缩短高超声速风洞 启动时间，便于加工制造的风洞高温高压管道。 本专利技术的高温高压管道包括耐压筒体、滑移筒体、隔热层、加热元件和蓄热筒体， 所述耐压筒体的两端分别带有法兰，所述滑移筒体的一端固定在所述耐压筒体的一个法兰 上，其另一端为自由端，所述蓄热筒体的一端固定在所述耐压筒体的另一个法兰上，所述蓄 热筒体的另一端插入所述滑移筒体中，与所述滑移筒体摩擦接触，所述蓄热筒体的外周上 间隔地焊接有多个隔板，各所述隔板的顶端与所述耐压筒体的内表面抵接，所述隔热层通 过所述隔板固定在所述耐压筒体与所述蓄热筒体之间，所述加热元件均匀平铺或缠绕在所 述蓄热筒体上。 优选所述耐压筒体两个法兰中的一个法兰的端面上带有凹槽，另一个法兰的端面 上带有与所述凹槽相配的凸槽，能够W凹槽与凸槽相配合的方式将两段所述高温高压管道 连接起来，并通过在凹槽与凸槽之间安装紫铜密封垫片能够进行密封。 优选所述耐压筒体的材料为1化18Ni9Ti。 优选所述滑移筒体的材料为化25M20的耐热钢。 优选所述蓄热筒体，是壁厚较薄的无缝钢管，其材料为&25M20的耐热钢。 优选所述加热元件为管道电加热带或者电加热椿，能够设定温度，W实现不同用 途的管壁温度的恒温控制。 优选所述电加热带均匀缠绕在蓄热筒上，其外部覆盖有保温层。 优选所述电加热椿根据筒体形状布局，使用刚玉绝缘件支撑固定。 优选还包括用于所述加热元件电连接的电接头，其安装在所述耐压筒体的靠近其 一个端部的下面。 本专利技术与现有技术相比，优点体现在： (1)加热后和蓄热筒体与主气流温差小，主气流通过热管道的蓄热筒体，热量损失 小，主气流快速达到要求的温度，能够缩短风洞启动时间，减少风洞气源消耗。 (2)采用加热管道内部蓄热筒体的办法，蓄热体质量小，温度上升快，耗电量低，根 据主气流在稳定段内的温度要求，实现自动恒温控制，降低风洞运行风险。 (3)易于加工制造，便于调整更换。【附图说明】 图1 (1)为表示高温高压管道结构的剖切图，（2)为表示高温高压管道结构的横向 视图。 图2为高温高压管道的轴向结构图。 图3为电接头位置的高温高压管道截面图。 图4为电极接头密封结构图。 图5(1)表示蓄热筒与滑移筒布局的横向视图，（2)为表示蓄热筒与滑移筒布局 的剖切视图。【具体实施方式】 W下结合附图对本专利技术的原理和特征进行详细说明。[002引在常规高超声速风洞稳定段的前部，需要高温高压管道和高温高压快速阀，把加 热器出来的高温高压气流通过控制，输入稳定段。依设备布局的需要，风洞的高温高压管道 都有一定长度，高温高压热管道总体设计成可W几段串联的形式，如图1的（1)、（2)所示， 为表示高温高压热管道结构的示意图，气流在蓄热筒体5内流通，串联管道之间可W通过 端面法兰连接，加热元件4的电极接头2布局在耐压筒体1的下部，壳体外部大气的对流有 利于电接头降温。 如图2为高温高压管道的轴向结构图；高温高压管道包括耐压筒体1、电极接头2、 隔热层3、当前第1页1 2 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高温高压管道，其特征在于：包括耐压筒体、滑移筒体、隔热层、加热元件和蓄热筒体，所述耐压筒体的两端分别带有法兰，所述滑移筒体的一端固定在所述耐压筒体的一个法兰上，其另一端为自由端，所述蓄热筒体的一端固定在所述耐压筒体的另一个法兰上，所述蓄热筒体的另一端插入所述滑移筒体中，与所述滑移筒体摩擦接触，所述蓄热筒体的外周上间隔地焊接有多个隔板，各所述隔板的顶端与所述耐压筒体的内表面抵接，所述隔热层通过所述隔板固定在所述耐压筒体与所述蓄热筒体之间，所述加热元件均匀平铺或缠绕在所述蓄热筒体上。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：郭孝国，王宏亮，
申请(专利权)人：中国航天空气动力技术研究院，
类型：新型
国别省市：北京;11