圆筒结构中磁约束等离子体热传导各向异性试验系统技术方案

本实用新型专利技术提供圆筒结构中磁约束等离子体热传导各向异性试验系统，属于磁约束等离子体热传导各向异性试验技术领域，包括等离子体反应器、磁场产生装置以及高温燃烧发生器，所述磁场产生装置产生垂直于等离子体反应器的磁场，所述高温燃烧发生器设置在等离子体反应器的左侧，气体由高温燃烧发生器加热后进入等离子体反应器内。该圆筒结构中磁约束等离子体热传导各向异性试验系统通过在常压下，对等离子体传热情况表现的各向异性进行试验研究。子体传热情况表现的各向异性进行试验研究。子体传热情况表现的各向异性进行试验研究。

【技术实现步骤摘要】
圆筒结构中磁约束等离子体热传导各向异性试验系统


[0001]本技术涉及磁约束等离子体热传导各向异性试验
，具体为圆筒结构中磁约束等离子体热传导各向异性试验系统。

技术介绍

[0002]磁场能够有效调控管道内具有导电特性的等离子体射流的流动特性和传热特性，产生磁场磁约束效果，由此使得其在航空发动机尾喷管推力矢量控制、磁流体发电通道热能控制以及电厂锅炉管传热控制等领域具有潜在的应用价值。
[0003]其中，等离子体的传热特性不仅与磁场的强度有关，而且与磁场的方向有关，根据磁流体动力学理论，在宏观上可以将等离子体看作为导电气体，当导电气体与磁场方向不一致时，感应电流与磁场相互作用将会对气体产生一个作用在其上的体积力即洛伦兹力，进而影响气体的流动以及传热特性，而当沿垂直方向对管道内的等离子体射流施加磁场时，圆管截面上平行与磁场方向以及垂直于磁场方向的传热情况在电磁力的作用下表现为各向异性，但目前尚缺乏常压下对其进行具体研究验证的试验系统。

技术实现思路

[0004]为了解决上述技术问题，本技术提供圆筒结构中磁约束等离子体热传导各向异性试验系统由以下具体技术手段所达成：包括试验台，所述试验台上设置有同轴线管式结构的等离子体反应器，磁场产生装置，所述磁场产生装置产生垂直于等离子体反应器的磁场，所述等离子体反应器的左侧设置有带进气口和出气口高温燃烧发生器，气体由高温燃烧发生器加热后进入等离子体反应器内，本试验系统还包括测温装置，所述测温装置用于对等离子体反应器外壁的温度进行测量，所述等离子体反应器包括内电极丝、圆筒形的绝缘介质、外电极网和密封装置，内电极丝固定连接在绝缘介质内且位于绝缘介质的轴线上，外电极网环绕在绝缘介质的外壁上且与绝缘介质贴合，密封装置连接在绝缘介质的两端均，且绝缘介质的左端通过密封装置与高温燃烧发生器密封连通。
[0005]优选技术方案一：所述磁场产生装置为电磁铁，其包括轭铁、线包和极柱，极柱前后间隙对称设置在轭铁上，绝缘介质前后方向经过极柱之间的间隙，且极柱以绝缘介质的轴线为对称线前后对称分布且极柱轴线的延长线垂直与绝缘介质的轴线，线包套设在极柱上，且对称极柱相对的极头磁性相反。
[0006]优选技术方案二：所述绝缘介质为刚玉管，内电极丝为钨丝，外电极网为钢丝网。
[0007]优选技术方案三：所述高温燃烧发生器出气口处设置有热电偶。
[0008]本技术具备以下有益效果：1、该圆筒结构中磁约束等离子体热传导各向异性试验系统通过等离子体反应器、磁场产生装置、高温燃烧发生器和测温装置的组合作用，在常压下，对等离子体传热情况表现的各向异性进行试验研究。
[0009]2、该圆筒结构中磁约束等离子体热传导各向异性试验系统通过内电极丝、绝缘介质、外电极网、密封装置以及磁场产生装置的组合作用，在常压下形成较大体积的等离子体
放电区，便于试验稳定顺利的进行，并具有放电现象稳定均匀的优点，且具有较高的电离能力。
[0010]3、该圆筒结构中磁约束等离子体热传导各向异性试验系统的磁场产生装置为电磁铁，在试验的过程中可根据试验的需要灵活控制磁场的强度，且具有磁场均匀性高的优点。
[0011]4、该圆筒结构中磁约束等离子体热传导各向异性试验系统在高温燃烧发生器出气口处设置有热电偶，便于对流入等离子体反应器内的气体温度进行监测和掌控。
附图说明
[0012]图1为本技术等离子体反应器、磁场产生装置以及高温燃烧发生器的结构示意图。
[0013]图2为本实用型等离子体反应器结构示意图。
[0014]图3为本技术磁场产生装置结构示意图。
[0015]图4为本技术热电偶结构示意图。
[0016]图中：1、试验台；2、等离子体反应器；21、内电极丝；22、绝缘介质；23、外电极网；24、密封装置；3、磁场产生装置；31、轭铁；32、线包；33、极柱；4、高温燃烧发生器；5、热电偶。
具体实施方式
[0017]下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
[0018]请参阅图1、图2和图3，圆筒结构中磁约束等离子体热传导各向异性试验系统，包括试验台1，试验台1上设置有磁场产生装置3和同轴线管式结构的等离子体反应器2，磁场产生装置3产生垂直于等离子体反应器2的磁场，等离子体反应器2的左侧连接有带进气口和出气口高温燃烧发生器4，在实验的过程中，气体由进气口进入，经过高温燃烧发生器4加热后进入等离子体反应器2内并在等离子体反应器2形成高温的电离气体，因电离气体具体一定的电导率，当其在垂直的磁场内运动时，会切割磁力线产生磁流体动力学效应，进而改变其传热的特性，然后，通过测温装置对等离子体反应器2外壁的温度进行测量并根据测量的数据分析磁场作用下等离子体传热的各向异性，如图2所示，测温装置采用红外热成像仪对等离子体反应器2外壁的温度进行测量。
[0019]参阅图1和图2所示，等离子体反应器2包括内电极丝21、圆筒形的绝缘介质22、外电极网23和密封装置24，内电极丝21固定连接在绝缘介质22内且位于绝缘介质22的轴线上，外电极网23环绕在绝缘介质22的外壁上且与绝缘介质22贴合，密封装置24连接在绝缘介质22的两端均，且绝缘介质22的左端通过密封装置24与高温燃烧发生器4密封连通，在实验的过程中，利用高频电源为内电极丝21和外电极网23提供电产生高频高压电场，刚玉管与钨丝之间的空气间隙被高频高压电场所刺激产生非平衡太气体放电，进而能在常压下形成较大体积的等离子体放电区，便于试验稳定顺利的进行，并具有放电现象稳定均匀的优点，其中，内电极丝21选用钨丝，作为高压电极，外电极网23选用致密钢丝网紧紧环绕于绝
缘介质22的外壁，作为接地电极，当采用高频电源时，外加电压周期性变化使得电子运动的速度和方向发生变化，大大增加了电子与气体原子碰撞的次数，相应的也提高了电离的能力，具有稳定性以及可控性强的优点。
[0020]参阅图1和图3，磁场产生装置3为电磁铁，其包括轭铁31、线包32和极柱33，极柱33前后间隙对称设置在轭铁31上，绝缘介质22前后方向经过极柱33之间的间隙，且极柱33以绝缘介质22的轴线为对称线前后对称分布且极柱33轴线的延长线垂直与绝缘介质22的轴线，线包32套设在极柱33上，且左侧极柱33右侧的极头为S极，右侧极柱33左侧的极头为N极，当给线包32加载电流的时候，线包32内能形成稳定的轴向磁场，极柱33在外部线包32磁场的作用下，其内部排列不规则的铁磁性金属原子重新规则排列，共同指向中间的绝缘介质22的方向，极大地增强了N
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S极气隙间的磁场强度且形成的磁场垂直于绝缘介质22并具有较高的均匀性，当改变控制电流大小时，极头本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.圆筒结构中磁约束等离子体热传导各向异性试验系统，其特征在于：包括试验台(1)，所述试验台(1)上设置有同轴线管式结构的等离子体反应器(2)；磁场产生装置(3)，所述磁场产生装置(3)产生垂直于等离子体反应器(2)的磁场；带进气口和出气口高温燃烧发生器(4)，所述高温燃烧发生器(4)设置在等离子体反应器(2)的左侧，气体由高温燃烧发生器(4)加热后进入等离子体反应器(2)内；测温装置，所述测温装置用于对等离子体反应器(2)外壁的温度进行测量；所述等离子体反应器(2)包括内电极丝(21)、圆筒形的绝缘介质(22)、外电极网(23)和密封装置(24)，内电极丝(21)固定连接在绝缘介质(22)内且位于绝缘介质(22)的轴线上，外电极网(23)环绕在绝缘介质(22)的外壁上且与绝缘介质(22)贴合，密封装置(24)连接在绝缘介质(22)的两端均，且绝缘介质(22)的左端通过密封装置(24)...

【专利技术属性】
技术研发人员：毛保全，梁双斌，白向华，赵其进，杨雨迎，徐振辉，李华，韩小平，陈春林，李程，王之千，朱锐，李桂杰，
申请(专利权)人：中国人民解放军陆军装甲兵学院，
类型：新型
国别省市：