Индукционный нагреватель газа
Иллюстрации
Реферат
О П И С А Н И Е (iii 582597
ИЗОБРЕТЕНИЯ
Союз Советских
Социалистических
Республик
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 05.04,76 (21) 2343282/24-07 с присоединением заявки ¹â€” (23) Приоритет (43) Опубликовано ЗОЛ1,77. Бюллетень № 44 (45) Дата опубликования описания 21.11.77 (51) М. Кл.2 Н 058 5/08
F 24Н 3/04
Гасударственный комитет
Совета Министров СССР (53) УДК 621.365.52 (088.8) по делам изобретений и открытий (72) Авторы изобретения
И. Ю. Куликов и А. Ю. Куликов (71) Заявитель (54) ИНДУКЦИОННЫЙ НАГРЕВАТЕЛЬ ГАЗА
Изобретение относится к нагревательным установкам, в частности к подогревателям газа для вакуумных и аэродинамических труб.
В аэродинамических трубах с гиперзвуковыми потоками рабочий газ необходимо нагревать до нескольких тысяч градусов во избежание его конденсации и значительных перепадов давлений между форкамерой и рабочейй ч а стью.
Известны нагреватели газа, в которых теплоотдающий элемент выполнен в форме шаров (1). Однако в этом устройстве нагрев шаров производят резистивным путем, поэтому хотя в нем используется обтекание большой шаровой поверхности газом, и достигается контактность устройства, но не повышается интенсивность нагрева, а также нельзя использовать для высокотемпературного нагрева газов.
Наиболее близким из известных является индукционный нагреватель газа, содержащий индуктор, установленный коаксиально снаружи камеры нагрева, внутри которой размещены керамические, выполненные из материала электропроводного в нагретом состоянии, например двуокиси циркония, и металлические теплоотделяющие элементы, уложенные, по меньшей мере, в два слоя (2). Однако эта конструкция не обеспечивает высокой интенсивности нагрева.
Целью изобретения является уменьшение инерционности нагревателя при высокотемпературном нагреве газов до 2000 — 2300 С.
Поставленная цель достигается тем, что в
5 индукционном нагревателе газа теплоотдающие элементы установлены перпендикулярно оси индуктора и выполнены в виде пустотелых шаров, уложенных не менее чем в два ряда, образуя ячеистую структуру для прохода га10 за, а слои металлическ гх элементов размешены со стороны входа газа, а керамнческих— со стороны выхода.
На фиг. 1 показан воздухоподогреватель, продольный разрез; на фиг. 2 — шаровые эле15 менты.
В корпусе 1 нагревателя размещены многовитковый индуктор 2, камера 3 нагрева из неэлектропроводной во всем диапазоне температур керамики (например, окиси алюминия)
20 поддерживающая металлическая решетка 4, первый (нижний) слой шаровых элементов 5 и второй (верхний) слой шаровых элементов б. Первый слой состоит из металлических noJIbIx шаров 7, выполненных из жаростойкой
25 стали, а высокотемпературный слой — из полых шаров 8, выполненных из керамики, электропроводной при высокой температуре, например из двуоки=и циркония.
Работает подогреватель следующим обра30 зом.
582597
При подаче на многовитковый индуктор 2 тока высокой частоты (10 — 10 гц) возникает электромагнитное поле с преобладающей магнитной составляющей. Такое поле беспрепятственно проходит через камеру 3 (цилиндр), так как материал цилиндра прозрачен для магнитного поля и разогревает поверхность металлических шаров за счет образования вихревых токов. При этом шары 8 из двуокиси циркония, так же как и камера 3 из окиси алюминия, не нагреваются магнитным полем.
Пустотелые металлические шары 7 быстро разогреваются, обеспечивая нагрев проходящего снизу вверх воздуха до температуры 1000—
1200 С. Поднимаясь, горячий воздух нагревает второй (верхний) слой до 1000 С. При этом материал шаров 8 становится электропроводным и начинает греться в переменном магнитном поле высокой частоты, догревая воздух до 2000 — 2300 С. Тем самым обеспечивается самозапускание (автоматическое включение в нагрев) ш аров 8.
Время непрерывной работы нагревателя предлагаемой конструкции практически неограниченно, поскольку элементы конструкции работают в малонагруженном состоянии.
Ьольшая удельная поверхность шаровых эле" ментов (150 — 200 м -/м" ) обеспечивает высокую компактность нагревателя.
При нагреве высокочастотным переменным магнитным полем тепло в шарах выделяется только в поверхностном слое, с которого и происходит съем тепла проходящим воздухом.
Этим обеспечивается малая инерционность подогревателя. Полая конструкция шаров насадки дополнительно снижает инерционность подогревателя.
Для нагрева инертных газов (азотные аэродинамические трубы) в качестве материала для второго слоя насадки может быть использован теплостойкий углерод. Подогреватель с такой насадкой в состоянии обеспечить нагрев потока до 3000 †40 С.
Формул а изобретения
Индукционный нагреватель газа, содержащий индуктор, установленный коаксиально снаружи камеры нагрева, внутри которой раз15 мещены керамические, выполненные из материала электропроводного в нагретом состоянии, например двуокиси цирконпя, и металлические теплоотдающие элементы, уложенные, по меньшей мере, в два слоя, о г л и ч а ю20 щи и ся тем, что, с целью уменьшения инерционности нагревателя при высокотемпературном нагреве газов до 2000 — 2300 С, теплоотдающие элементы установлены перпендикулярно оси индуктора и выполнены в виде пу25 стотелых шаров, уложенных не менее, чем в два ряда, образуя ячеистую структуру для прохода газа, слои металлических элементов размещены со стороны выхода газа, а керамических — со стороны выхода.
00 Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
1. Авторское свидетельство СССР K 390690, кл. Н 05В 3/10, 1970.
2. Авторское свидетельство СССР Ко 390691, 05 кл. Н 05В 5/08, 1969.
582597
Составитель О. Щедрина
Тсхред Н. Рыбкина
Редактор В. Девятов
Корректор О. Тюрина
Подпнснос
Типография, пр. Сапунова, 2
Заказ 2584/io Изд. ¹ 948 Тираж 1014
1-!ПО Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий
1!3035, Москва, Я-35, Раугпская паб., д. 4/5