高溫高壓管道的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型設(shè)及空氣動(dòng)力學(xué)領(lǐng)域，具體而言，設(shè)及一種常規(guī)高超聲速風(fēng)洞設(shè)備連 接部件，一種帶電預(yù)熱的風(fēng)洞主氣流高溫高壓管道。
【背景技術(shù)】
[0002] 常規(guī)高超聲速風(fēng)洞運(yùn)行時(shí)，風(fēng)洞主氣流經(jīng)過管道、閥口和加熱器等設(shè)備，進(jìn)入穩(wěn)定 段前獲得符合溫度和壓力參數(shù)要求的空氣流量。風(fēng)洞設(shè)計(jì)時(shí)，按照風(fēng)洞主氣流溫度的高低， 管道的長短，會(huì)采用不同的管道結(jié)構(gòu)形式。
[0003] 通常情況下，風(fēng)洞對(duì)于常溫、低溫氣流進(jìn)行輸送的管道，W及加熱器出口溫度不超 過400°C，快速閥的前后較短的管道，一般采用厚壁不誘鋼管道，直接承受氣流的溫度和壓 力，鋼材的強(qiáng)度能夠保證安全性。高超聲速風(fēng)洞的主氣流是屬于高溫高壓狀態(tài)下的流動(dòng)，管 道要承受高溫和較大的壓力，例如CAAA的抑-07風(fēng)洞，試驗(yàn)調(diào)試參數(shù)Ma= 8運(yùn)行時(shí)，氣流 溫度480°C條件下，壓力為S.OMPa。Ma= 10調(diào)試運(yùn)行時(shí)，氣流溫度800°C條件下，壓力達(dá)到 10.OMPa，管道設(shè)計(jì)壓力需要達(dá)到14.OMI^a甚至更高，強(qiáng)度安全和氣密性是及其重要的，管 道安裝一般為雙層，內(nèi)部結(jié)構(gòu)必須耐熱、抗沖擊，連接可靠，外部必須耐壓，氣密性好。
[0004] 針對(duì)高超聲速風(fēng)洞對(duì)氣流加熱的特點(diǎn)，風(fēng)洞高溫高壓管道從冷狀態(tài)短時(shí)間進(jìn)入熱 狀態(tài)，一般為數(shù)秒鐘，管道內(nèi)壁是被動(dòng)吸熱的，在風(fēng)洞運(yùn)行時(shí)需要主氣流預(yù)熱管道內(nèi)壁，管 道越長，預(yù)熱越慢，風(fēng)洞等待穩(wěn)定段氣流溫度達(dá)到符合要求的啟動(dòng)時(shí)間，有時(shí)甚至比正常的 試驗(yàn)時(shí)間還要長；運(yùn)行溫度越高，啟動(dòng)時(shí)間越長。
[0005] 對(duì)于壓力-引射式風(fēng)洞運(yùn)行，例如CAAA的抑-07高超聲速風(fēng)洞，依靠熱的主氣流 預(yù)熱管道，大流量下，穩(wěn)定段溫度達(dá)到480°C時(shí)，一般30s左右，如果Ma數(shù)高，主氣流的流量 小時(shí)，預(yù)熱的時(shí)間更長，風(fēng)洞啟動(dòng)時(shí)間長，浪費(fèi)大量的能源，為了達(dá)到快速升溫的條件，需要 提高加熱器出口的溫度，給加熱器系統(tǒng)提出更高的要求，基于加熱器的能力限制，高M(jìn)a數(shù) 試驗(yàn)時(shí)，一般難W滿足快速升溫的目的。對(duì)于CARDC的化-31高超聲速風(fēng)洞，目前，采取噴 管前引出旁路，用熱的主氣流進(jìn)行管道預(yù)熱，來提高管壁的溫度，縮短風(fēng)洞的啟動(dòng)時(shí)間，但 帶來設(shè)備運(yùn)行的復(fù)雜程度提高和程序繁瑣。
[0006] 對(duì)于壓力-真空風(fēng)洞運(yùn)行，真空系統(tǒng)一般維持風(fēng)洞運(yùn)行時(shí)間約幾十秒，穩(wěn)定段還 沒有達(dá)到要求的溫度，真空罐的壓力已經(jīng)不能滿足需要的壓比條件，無法進(jìn)行試驗(yàn)。例如， 日本NAk50常規(guī)高超聲速風(fēng)洞，增加預(yù)熱排氣系統(tǒng)，實(shí)驗(yàn)前，需要預(yù)熱管道，在穩(wěn)定段的末 端設(shè)置=通，實(shí)驗(yàn)前依靠加熱器的熱氣流，預(yù)先加熱管道，余熱氣體通過旁路排出，能夠達(dá) 到縮短啟動(dòng)時(shí)間的目的，但風(fēng)洞運(yùn)行程序繁瑣。
[0007] 北京大學(xué)的0 0. 3m和0 0. 12m高超聲速風(fēng)洞，為滿足快速啟動(dòng)，高溫高壓管道基 本都要提前預(yù)熱，來增加管壁溫度。采用的方法是，在管道外壁面纏繞電熱帶，但是，此方 式管道加熱溫度必須受到限制?？紤]管道的耐壓要求，加熱溫度一般限定在200°CW下，W 防出現(xiàn)管壁加熱不均，出現(xiàn)局部受熱降低管道的耐壓強(qiáng)度，由于主氣流的管壁較厚，吸熱量 大，溫度上升慢，消耗的電能較大，造成浪費(fèi)。對(duì)于Ma大于7的風(fēng)洞，應(yīng)用此方式存在一定 風(fēng)險(xiǎn)，如果風(fēng)洞在更高M(jìn)a數(shù)-下工作，主氣流工作壓力一般大于5.OMPa，使用殼體壁面加熱 是存在風(fēng)險(xiǎn)的，實(shí)際工程中一般不義用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[000引本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是，克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種縮短高超聲速風(fēng)洞 啟動(dòng)時(shí)間，便于加工制造的風(fēng)洞高溫高壓管道。
[0009] 本發(fā)明的高溫高壓管道包括耐壓筒體、滑移筒體、隔熱層、加熱元件和蓄熱筒體， 所述耐壓筒體的兩端分別帶有法蘭，所述滑移筒體的一端固定在所述耐壓筒體的一個(gè)法蘭 上，其另一端為自由端，所述蓄熱筒體的一端固定在所述耐壓筒體的另一個(gè)法蘭上，所述蓄 熱筒體的另一端插入所述滑移筒體中，與所述滑移筒體摩擦接觸，所述蓄熱筒體的外周上 間隔地焊接有多個(gè)隔板，各所述隔板的頂端與所述耐壓筒體的內(nèi)表面抵接，所述隔熱層通 過所述隔板固定在所述耐壓筒體與所述蓄熱筒體之間，所述加熱元件均勻平鋪或纏繞在所 述蓄熱筒體上。
[0010] 優(yōu)選所述耐壓筒體兩個(gè)法蘭中的一個(gè)法蘭的端面上帶有凹槽，另一個(gè)法蘭的端面 上帶有與所述凹槽相配的凸槽，能夠W凹槽與凸槽相配合的方式將兩段所述高溫高壓管道 連接起來，并通過在凹槽與凸槽之間安裝紫銅密封墊片能夠進(jìn)行密封。
[0011] 優(yōu)選所述耐壓筒體的材料為1化18Ni9Ti。
[0012] 優(yōu)選所述滑移筒體的材料為化25M20的耐熱鋼。
[0013] 優(yōu)選所述蓄熱筒體，是壁厚較薄的無縫鋼管，其材料為&25M20的耐熱鋼。
[0014] 優(yōu)選所述加熱元件為管道電加熱帶或者電加熱椿，能夠設(shè)定溫度，W實(shí)現(xiàn)不同用 途的管壁溫度的恒溫控制。
[0015] 優(yōu)選所述電加熱帶均勻纏繞在蓄熱筒上，其外部覆蓋有保溫層。
[0016] 優(yōu)選所述電加熱椿根據(jù)筒體形狀布局，使用剛玉絕緣件支撐固定。
[0017] 優(yōu)選還包括用于所述加熱元件電連接的電接頭，其安裝在所述耐壓筒體的靠近其 一個(gè)端部的下面。
[0018] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，優(yōu)點(diǎn)體現(xiàn)在：
[0019] (1)加熱后和蓄熱筒體與主氣流溫差小，主氣流通過熱管道的蓄熱筒體，熱量損失 小，主氣流快速達(dá)到要求的溫度，能夠縮短風(fēng)洞啟動(dòng)時(shí)間，減少風(fēng)洞氣源消耗。
[0020] (2)采用加熱管道內(nèi)部蓄熱筒體的辦法，蓄熱體質(zhì)量小，溫度上升快，耗電量低，根 據(jù)主氣流在穩(wěn)定段內(nèi)的溫度要求，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)恒溫控制，降低風(fēng)洞運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)。
[0021] (3)易于加工制造，便于調(diào)整更換。
【附圖說明】
[0022] 圖1 (1)為表示高溫高壓管道結(jié)構(gòu)的剖切圖，（2)為表示高溫高壓管道結(jié)構(gòu)的橫向 視圖。
[0023] 圖2為高溫高壓管道的軸向結(jié)構(gòu)圖。
[0024] 圖3為電接頭位置的高溫高壓管道截面圖。
[0025] 圖4為電極接頭密封結(jié)構(gòu)圖。
[0026] 圖5(1)表示蓄熱筒與滑移筒布局的橫向視圖，（2)為表示蓄熱筒與滑移筒布局 的剖切視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0027] W下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的原理和特征進(jìn)行詳細(xì)說明。
[002引在常規(guī)高超聲速風(fēng)洞穩(wěn)定段的前部，需要高溫高壓管道和高溫高壓快速閥，把加 熱器出來的高溫高壓氣流通過控制，輸入穩(wěn)定段。依設(shè)備布局的需要，風(fēng)洞的高溫高壓管道 都有一定長度，高溫高壓熱管道總體設(shè)計(jì)成可W幾段串聯(lián)的形式，如圖1的（1)、（2)所示， 為表示高溫高壓熱管道結(jié)構(gòu)的示意圖，氣流在蓄熱筒體5內(nèi)流通，串聯(lián)管道之間可W通過 端面法蘭連接，加熱元件4的電極接頭2布局在耐壓筒體1的下部，殼體外部大氣的對(duì)流有 利于電接頭降溫。
[0029] 如圖2為高溫高壓管道的軸向結(jié)構(gòu)圖；高溫高壓管道包括耐壓筒體1、電極接頭2、 隔熱層3、