輻射加熱，需要滿足以下兩個(gè)條件：（1)大功率的石英燈加熱 元件；（2)加熱元件的密排列，形成石英燈組。目前，在國內(nèi)石英燈的應(yīng)用技術(shù)上，單支燈達(dá) 到3. 6kW、燈長度300mm，即達(dá)到了較高的功率水平。密排列的石英燈組指的是燈間距小于 lmm〇
[0039] 反射器1的作用：（1)構(gòu)造輻射加熱器的形狀；（2)支撐匯流排3及石英燈組；（3) 反射輻射能量，提高加熱效率。反射器1 一般采用硬鋁材料加工，反射表面拋光，表面粗糙 度不高于〇. 8。高功率、大面積輻射加熱要求反射器具有足夠的主動冷卻能力，冷卻方式采 用水冷式，反射器1的設(shè)計(jì)為中空式，冷卻水從底端進(jìn)入反射器1，從上端排出，冷卻水應(yīng)對 整個(gè)反射器1起到冷卻效果，不能存在冷卻死角。冷卻水的通入量應(yīng)使得反射器1溫度不超 過100°C，也就是反射器1的出水溫度不超過100°C。冷卻水流量的計(jì)算方法如下：設(shè)定輻 射熱流密度為q (w/m2)，反射率λ (% )，冷卻面積S (m2)，冷卻水的初始溫度為t (°C )，水的 比熱容c(J/Kg°C )，設(shè)計(jì)余量系數(shù)為n，冷卻水的出水溫度為T(°C )，冷卻水流量Q(kg/s)， 則
[0041] 匯流排3的作用：（1)石英燈5的安裝支撐，形成石英燈組；（2)連接動力電纜，為 石英燈5供電。匯流排3采用黃銅加工，匯流排具有主動冷卻能力，冷卻方式采用水冷式。 匯流排的冷卻水接口設(shè)計(jì)在兩個(gè)端頭，冷卻水從一端進(jìn)入，一端排出。冷卻水的通入量應(yīng)使 得匯流排3溫度不超過100°C，也就是匯流排3的出水溫度不超過100°C。冷卻水流量的計(jì) 算公式與反射器的相同。
[0042] 絕緣子2是安裝在反射器與匯流排電極之間的陶瓷絕緣裝置，其作用是將反射器 與匯流排隔開，防止短路。
[0043] 壓塊4是固定石英燈5的裝置，其形式為圓柱形，帶螺紋，石英燈5安裝在匯流排 3上后，將壓塊4旋入?yún)R流排3,壓緊石英燈5。
[0044] 本實(shí)施例中采用如下具體的參數(shù)設(shè)置：
[0045] 1設(shè)計(jì)輸入條件
[0046] 加熱面積為500mmX800mm，熱流密度600kW/m2。
[0047] 2石英燈輻射加熱器設(shè)計(jì)
[0048] 反射器1形式：水冷卻平板型反射器，加工材料為硬鋁，反射面粗糙度0. 8,兩個(gè)進(jìn) 水通水管，兩個(gè)出水通水管。
[0049] 匯流排3形式：水冷卻直排匯流排，加工材料為黃銅，每組兩個(gè)通水電極桿，1個(gè)實(shí) 心電極桿。
[0050] 石英燈5 :長度300mm，單支燈功率3. 6kW。
[0051] 石英燈組：兩排石英燈組，每排長度1000mm，兩排之間間距40mm。
[0052] 圖1為加熱器設(shè)計(jì)圖。加熱器冷卻水流量計(jì)算如下：
[0053] 輻射熱流密度q = 600kW/m2,拋光后鋁的反射率λ = 95 %，冷卻水的初始溫度t =20°C，水的比熱容 c = 4200J/Kg°C。
[0054] 控制出水溫度不超過80°C，T = 80°C，設(shè)計(jì)余量系數(shù)η = 2。
[0055] 冷卻面積 s = (300+300) X 1000 = 0· 6 X 106mm2 = 0· 6m2。
[0056] 冷卻水流量
[0057] 圖2為匯流排設(shè)計(jì)圖。匯流排冷卻水流量計(jì)算如下：
[0058] 福射熱流密度q = 600kW/m2,匯流排的反射率λ = 50%,冷卻水的初始溫度t = 20°C，水的比熱容 c = 4200J/Kg°C。
[0059] 控制出水溫度不超過80°C，T = 80°C，設(shè)計(jì)余量系數(shù)η = 2。
[0060] 冷卻面積 s = 40Χ 1000 = 0· 04Χ 106mm2 = 0· 04m2。
[0061] 冷卻水流量
[0062] 上面對本發(fā)明的實(shí)施例作了詳細(xì)說明，上述實(shí)施方式僅為本發(fā)明的最優(yōu)實(shí)施例， 但是本發(fā)明并不限于上述實(shí)施例，在本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所具備的知識范圍內(nèi)，還可以在 不脫離本發(fā)明宗旨的前提下做出各種變化。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種石英燈福射加熱器，其特征在于：包括反射器（I)、匯流排（3)、石英燈巧）；反 射器（1)為板狀結(jié)構(gòu)，同時(shí)作為匯流排（3)及石英燈巧）的安裝支架，在反射器（1)前方， 在水平方向上布置多個(gè)石英燈巧），石英燈巧）自身朝向?yàn)榇怪狈较?，石英燈?)垂直方向 上下的兩端使用石英燈燈頭卡子（15)固定于匯流排（3)。2. 如權(quán)利要求1所述的一種石英燈福射加熱器，其特征在于；在所述反射器（1)的背 面，在反射器背板（8)的上下位置分別設(shè)置有通水管巧），冷卻水從下方的通水管（9)進(jìn)入 反射器（1)，從上方的通水管（9)流出；在匯流排做兩側(cè)各設(shè)置一個(gè)通水電極桿（11)，冷 卻水從一側(cè)的通水電極桿（11)進(jìn)入?yún)R流排（3)，從另一側(cè)的通水電極桿（11)排出，進(jìn)行冷 卻。3. 如權(quán)利要求2所述的一種石英燈福射加熱器，其特征在于：在匯流排（3)中部設(shè)置 實(shí)必電極桿（12)，通水電極桿（11)和實(shí)必電極桿（12)對石英燈（5)進(jìn)行供電，并且匯流排 做的通水電極桿（11)和實(shí)必電極桿穿入在反射器（1)上設(shè)置的電極安裝孔（6)進(jìn) 行固定。4. 如權(quán)利要求3所述的一種石英燈福射加熱器，其特征在于：設(shè)置絕緣子（2)穿過反 射器（1)的各個(gè)電極安裝孔化），用于各個(gè)電極與反射器（1)的絕緣。5. 如權(quán)利要求1所述的一種石英燈福射加熱器，其特征在于；匯流排（3)安裝于反射 器（1)上后，將石英燈妨裝入石英燈燈頭卡子（巧），利用壓塊（4)將每個(gè)石英燈燈頭（16) 壓住，壓塊（4)為圓柱形帶螺紋。6. 如權(quán)利要求1所述的一種石英燈福射加熱器，其特征在于：所述反射器（1)加工材 料為硬鉛，反射器反射板（10)表面拋光，粗糖度不高于0.8 ;匯流排（3)材料為黃銅。7. -種石英燈福射加熱器設(shè)計(jì)方法，設(shè)計(jì)如權(quán)利要求1所述的一種石英燈福射加熱 器，其特征在于；包括如下所述的設(shè)計(jì)冷卻水流量的步驟：其中；q為福射熱流密度，A為被冷卻部件的福射熱反射率，S為冷卻面積，C為水的比 熱容，T為出水溫度，t為進(jìn)水溫度，n為設(shè)計(jì)余量系數(shù)。
【專利摘要】本發(fā)明屬于彈箭結(jié)構(gòu)熱強(qiáng)度、熱環(huán)境地面模擬試驗(yàn)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種石英燈輻射加熱器及其設(shè)計(jì)方法。輻射加熱器包括反射器、匯流排、石英燈；反射器為板狀結(jié)構(gòu)，同時(shí)作為匯流排及石英燈的安裝支架，在反射器前方，在水平方向上布置多個(gè)石英燈，石英燈自身朝向?yàn)榇怪狈较?，石英燈垂直方向上下的兩端使用石英燈燈頭卡子固定于匯流排。在所述反射器的背面，在反射器背板的上下位置分別設(shè)置有通水管，冷卻水從下方的通水管進(jìn)入反射器，從上方的通水管流出；在匯流排兩側(cè)各設(shè)置一個(gè)通水電極桿，冷卻水從一側(cè)的通水電極桿進(jìn)入?yún)R流排，從另一側(cè)的通水電極桿排出，進(jìn)行冷卻。本發(fā)明具有提供大熱流密度的能力、足夠的主動冷卻能力、良好的反射能力。
【IPC分類】H05B3/06
【公開號】CN105376876
【申請?zhí)枴緾N201410443053
【發(fā)明人】劉永清, 肖乃風(fēng), 王偉, 何振威
【申請人】北京強(qiáng)度環(huán)境研究所, 中國運(yùn)載火箭技術(shù)研究院
【公開日】2016年3月2日
【申請日】2014年9月2日