CN102590480A - 土工离心机试验舱的喷淋水幕式冷却装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种土工离心机试验舱的喷淋水幕式水冷装置。包括由不锈钢顶板、不锈钢外板、不锈钢底板和不锈钢内板组成的环状空腔；环状空腔外侧固定在试验舱钢筋砼墙壁预埋件上，环状空腔内的不锈钢顶板下依次布有带一排小孔的环形喷淋钢管、不锈钢上导流板和不锈钢下导流板，不锈钢上导流板和不锈钢下导流板与不锈钢内板之间留有间隙，不锈钢底板上开有出水口。本发明的喷淋水幕式水冷却方式提高了土工离心机试验舱的冷却效率，减少离心机运行的风阻、减低离心机运行的能耗，确保离心机运行时试验舱的温度均匀性，对土工离心机实验舱的冷却可以进行精确控制。本发明具有结构简单效率高等特点；已经在土工离心机试验舱得到了应用。

Description

土工离心机试验舱的喷淋水幕式冷却装置

技术领域

本发明涉及土工离心机试验舱的冷却装置，尤其是涉及一种土工离心机试验舱的喷淋水幕式水冷装置。

背景技术

土工离心模拟试验技术是一项新的试验技术,其特点是利用高速旋转的设备产生离心力场的作用，使模型土体具有与原型相同的自重应力，同时模型的变形和破坏机理与原型相似，从而解决相应的岩土工程问题。此模拟技术已广泛地用于岩土力学基本理论研究，成功解决了各种大型基础设施灾变机理等重要课题，在水利、交通、能源、航空、生命科学、国防等领域，发挥了重要作用。

土工离心模型试验技术，是一种解决各种工程技术难题的有效手段，目前在国内外得到快速的发展，而土工离心机则是研究和采用这项新试验技术的关键设备。试验舱是离心机模拟试验的重要空间，为一圆柱形建筑物，其平面直径近十米。离心机运行时，离心机转臂带动吊篮和模型箱高速旋转，试验舱中的空气也随之高速旋转，该高速运动的气流与舱壁之间的剧烈摩擦产生了大量热量，同时，离心机设备运行过程中也产生的大量热量，这些热量的共同作用使试验舱内的温度不断上升。

离心模型试验观测，是高度依赖于布置在试验舱和模型箱中大量精密的测试仪器。试验舱内温升幅度是影响仪器测量效果和精度最重要的外界因素之一。因此，试验舱冷却系统的功效是直接影响离心机试验结果的准确性。

土工离心机试验舱冷却方式主要有风冷和水冷。风冷方式是将冷风直接通入试验舱，带走试验舱热量，该方式运行过程中增加了设备高速旋转的能量损耗，且存在舱壁附近与试验舱中心较大的温差，风冷却效果具有明显的局限性。水冷方式被认为是目前最有效的冷却方法，在少数大型离心机中采用。其技术方案有多种，已知的一种方式是在试验舱壁混凝土砼中布置冷却水管，由于混凝土的传热系数较小，试验舱内热量通过墙壁传递到里面的水管，其传热效果也较慢，离心机长时间运行时，无法维持试验舱所需要的温度。

发明内容

为了解决土工离心机试验舱冷却方式中存在的问题和提高冷却效果，本发明的目的在于提供一种土工离心机试验舱的喷淋水幕式水冷装置。

本发明采用的技术方案是：

包括由不锈钢顶板、不锈钢外板、不锈钢底板和不锈钢内板组成的环状空腔，环状空腔外侧固定在试验舱钢筋砼墙壁预埋件上，环状空腔内的不锈钢顶板下依次布有带一排小孔的环形喷淋钢管、不锈钢上导流板和不锈钢下导流板，不锈钢上导流板和不锈钢下导流板间设有多条不锈钢肋板，不锈钢上导流板和不锈钢下导流板与不锈钢内板之间留有间隙，不锈钢底板上开有出水口。

所述的环形喷淋钢管上的小孔的中心线与水平线夹角α为45°。

所述的不锈钢上导流板和不锈钢下导流板与水平线夹角β均为45°。

本发明具有的有益效果是：

本发明采用简单结构形成独特的喷淋水幕式水冷却方式极大提高了土工离心机试验舱的冷却效率，减少了离心机运行的风阻、减低离心机运行的能耗，确保离心机运行时试验舱的温度均匀性，对土工离心机实验舱的冷却可以进行精确控制。该方式具有结构简单效率高等特点。本发明已经在土工离心机试验舱得到了实际应用。

附图说明

图1是水冷却装置装置三维局部示意图和内部构造图；

图2是竖向剖面图；

图3是顶部局部竖向剖面图；

图4是水平剖面图；

图5是冷却水循环图。

图中：1、不锈钢顶板，2、不锈钢外板，3、不锈钢底板，4不锈钢内板，5、钢筋砼预埋件，6、不锈钢肋板，7、喷淋钢管，8、不锈钢上导流板，9、不锈钢下导流板，10、冷却塔，11、集水箱。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

如图1、图2、图3、图4所示，包括由不锈钢顶板1、不锈钢外板2、不锈钢底板3和不锈钢内板4组成的环状空腔，环状空腔外侧固定在试验舱钢筋砼墙壁预埋件5上，环状空腔内的不锈钢顶板1下依次布有带一排小孔的环形喷淋钢管7、不锈钢上导流板8和不锈钢下导流板9，不锈钢上导流板8和不锈钢下导流板9间设有多条不锈钢肋板6，不锈钢上导流板8和不锈钢下导流板9与不锈钢内板4之间留有间隙，不锈钢底板3上开有出水口。

所述的环形喷淋钢管7上的小孔的中心线与水平线夹角α为45°。

所述的不锈钢上导流板8和不锈钢下导流板9与水平线夹角β均为45°。

本发明的工作原理如下：

如图5所示，首先在试验舱钢筋砼墙壁均匀设置预埋件5，在预埋件5上焊接不锈钢板制作的密闭环状空腔，在钢板内腔顶部安装喷淋钢管7，冷却水管相应位置布置一排角度为45°的小孔，孔口斜对试验舱侧的钢板内壁，在空环腔上下分别设置两道导流板。

如图5所示，冷却塔10的冷却水经过管道从顶部喷淋钢管7的小孔流出形成喷淋，经过不锈钢上导流板8和不锈钢下导流板9，形成的水幕顺沿着不锈钢内板2的内表面流下，两道导流板确保冷却水对钢板进行直接地冷却，由于钢板与试验舱内的空气直接接触，钢板传热系数很高，因此大大地提高了整体的冷却效率。

另外的一些附属设施：回水通过密闭钢板空环腔底部的排水管，集中排到底下的集水箱10，集水箱10中的水通过高压循环泵抽到冷却塔10，形成水循环。在试验舱钢板空腔底部和集水箱分别设置电子式液位计，在进出试验舱的冷却水给、排水管，以及试验舱内设置电子温度计，在冷却给水管设置电动阀。综合根据试验舱钢板空腔的水位、进出试验舱冷却水温度、以及试验舱内温度情况，操作人员在控制室可以方便地进行监测和控制，进行联控调节冷却水的流量，以确保试验舱内模型试验所需要的温度。

Claims (3)

1.一种土工离心机试验舱的喷淋水幕式水冷装置，其特征在于：包括由不锈钢顶板（1）、不锈钢外板（2）、不锈钢底板（3）和不锈钢内板（4）组成的环状空腔，环状空腔外侧固定在试验舱钢筋砼墙壁预埋件（5）上，环状空腔内的不锈钢顶板（1）下依次布有带一排小孔的环形喷淋钢管（7）、不锈钢上导流板（8）和不锈钢下导流板（9），不锈钢上导流板（8）和不锈钢下导流板（9）间设有多条不锈钢肋板（6），不锈钢上导流板（8）和不锈钢下导流板（9）与不锈钢内板（4）之间留有间隙，不锈钢底板（3）上开有出水口。

2.根据权利要求1所述的一种土工离心机试验舱的喷淋水幕式水冷装置，其特征在于：所述的环形喷淋钢管（7）上的小孔的中心线与水平线夹角α为45°。

3.根据权利要求1所述的一种土工离心机试验舱的喷淋水幕式水冷装置，其特征在于：所述的不锈钢上导流板（8）和不锈钢下导流板（9）与水平线夹角β均为45°。

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