CN102748961B

CN102748961B - 一种新型的导流槽冷却系统

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Publication number: CN102748961B
Application number: CN201210247409.4A
Authority: CN
Inventors: 陈春富; 张奎好; 杨思锋; 王森; 刘瑞敏; 崔海; 王树光; 杨金明; 郭素芳; 朱继鑫; 张学臻; 穆佳红
Original assignee: Beijing Institute of Aerospace Testing Technology
Current assignee: Beijing Institute of Aerospace Testing Technology
Priority date: 2012-07-17
Filing date: 2012-07-17
Publication date: 2014-07-02
Anticipated expiration: 2032-07-17
Also published as: CN102748961A

Abstract

一种新型的导流槽冷却系统，它由水泵冷却系统和自流冷却系统两部分组成，两者之间通过一根大管道相连通；所述水泵冷却系统是由水泵房、过滤器、主管道、支管道和中心水箱组成，它们按上述顺序，彼此互相连接；所述自流冷却系统是由蓄水池、大管道、电动闸阀、放水阀、过滤器、主水管、支水管和自流水箱组成，它们按上述顺序，彼此互相连接；本发明结合了干冷式导流槽及水冷式导流槽的优点，将多个水箱之间焊接形成一个整体，进行分区冷却，火焰中心区域气流速度高，温度高，冲刷力强，利用水泵冷却系统进行冷却，其余区域使用自流冷却系统进行冷却。它在冷却设备技术领域里具有较好的实用价值和广阔的应用前景。

Description

一种新型的导流槽冷却系统

（一）技术领域

本发明涉及一种新型的导流槽冷却系统，主要应用在航空航天领域，亦可作为民用大型冷却设备。属于冷却设备技术领域。

（二）背景技术

发动机热试车时喷射出的高温高速燃气具有很大的冲刷力和腐蚀力。导流槽的作用就是将高温燃气冷却并将其迅速的导向远离试车台的地方，防止高温火焰和烟尘及碎片反射回来冲击试验台和毁坏发动机和设备。

常规的导流槽结构分干冷式和水冷式两种。干冷式多用于倾斜式试车台，使用很重的生铁块铺设排气道，生铁块之间相互啮合，并用钢管贯穿，成为一个整体，更有效的抵抗燃气的冲刷。水冷式常见于垂直式试车台，使用海拔远高于试车台的蓄水池提供冷却水源，利用蓄水池高位差产生的势能驱动水流与燃气流直接接触，进而削弱高温高速燃气流的冲刷力和腐蚀力。

为了保证导流槽能够有效作用并且不受燃气流的破坏，常规的导流槽要求导流槽底部距离发动机喷口必须有足够长的距离，导致导流槽造价成本高，建设周期长。

（三）发明内容

1、目的：本发明的目的在于提供一种新型的导流槽冷却系统，该导流槽冷却系统结合了干冷式导流槽及水冷式导流槽的优点。

2、技术方案：本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：根据干冷式导流槽的结构形式，将生铁块结构改为水箱结构，多个水箱之间焊接形成一个整体。将导流槽冷却系统分为两部分，进行分区冷却，火焰中心区域气流速度高，温度高，冲刷力强，利用水泵冷却系统进行冷却，其余区域使用自流冷却系统进行冷却。

本发明一种新型的导流槽冷却系统，它由水泵冷却系统和自流冷却系统两部分组成，两者之间通过一根大管道相连通。

所述水泵冷却系统是由水泵房、过滤器、主管道、支管道和中心水箱组成，它们按上述顺序，彼此互相连接。该水泵房是占地面积25m2的水泥基础建筑，用于放置水泵及配电设备；该过滤器是上海首龙阀门厂生产的DN300美标Y型过滤器，用于清除水中的颗粒性杂志，避免出水小孔堵塞；该主管道是普通圆水管；该支管道是普通圆水管；该中心水箱是采用厚度为5mm的碳钢板制作而成，规格为1m×5m×0.1m，数量为5个。每个水箱内部设置厚度5mm的筋板，将水箱分隔成5个1m×1m×0.1m的冷却水室，5个冷却水室之间通过筋板上的多个Ф50小孔形成水流通道。由于径向位置的差异，燃气温度及压力会不同，故5个水箱分别分配不同的流量。火焰正中心3个水箱的水流量控制在45kg/s，距火焰中心较远的最外侧2个水箱的流量控制在30kg/s。中心水箱上表面均匀设置Ф2的小孔共2850个，外侧两排水箱上表面分别设置Ф2的小孔共1200个。总计4050个Ф2的小孔。

所述自流冷却系统是由蓄水池、大管道、电动闸阀、放水阀、过滤器、主水管、支水管和自流水箱组成，它们按上述顺序，彼此互相连接。该蓄水池提供冷却水水源，可提供100吨冷却用水，钢筋混凝土结构；该大管道2是普通圆水管；该电动闸阀是上海首龙阀门厂生产的Z41H型法兰闸阀，用于控制自流冷却水系统的通断；该放水阀是普通DN20闸阀，用于冷却完成后放干管道内残余的水，防止冬天水管冻结；该过滤器是上海首龙阀门厂生产的DN300美标Y型过滤器，用于清除水中的颗粒性杂志，避免出水小孔堵塞；该主水管是普通圆水管；该支水管是普通圆水管；该自流水箱是采用厚度为5mm的碳钢板制作而成，规格为1m×1m×0.1m，数量为96个。每个水箱之间通过筋板上的多个Ф50小孔形成水流通道。最上面一排及最下面一排水箱每个水箱均匀设置2000个Ф3的小孔,其余每个水箱表面均匀设置8800个Ф3的小孔。

其中，该大管道的直径范围为DN500-700，数量一根；

其中，该主管道的直径范围为DN150-250，数量一根；

其中，该支管道的直径范围为DN40-60，数量五根；

其中，该主水管的直径范围为DN250-350，数量一根；

其中，该支水管的直径范围为DN40-60，数量十一根。

3、优点及功效：本发明一种新型导流槽冷却系统的优点是在干冷式导流槽的结构基础上将生铁块改为水箱，通过水箱喷出的高速水流冷却高温燃气，提高了导流槽的使用寿命。此外，采用分区冷却形式，使能量及空间得到有效的利用，降低了导流槽冷却系统的建设成本，缩短了建设周期。

（四）附图说明

图1为本发明提供的一种新型导流槽冷却系统原理示意图。

图中标号说明如下：

1蓄水池，2大管道，3电动闸阀，4放水阀，5主水管，6支水管，7自流水箱，8水泵房，9过滤器，10主管道，11支管道，12中心水箱

（五）具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的说明。

见图1，本发明一种新型的导流槽冷却系统，它由水泵冷却系统和自流冷却系统两部分组成，两者之间通过一根大管道2相连通。

所述水泵冷却系统是由水泵房8、过滤器9、主管道10、支管道11和中心水箱组成12，它们按上述顺序，彼此互相连接。

该水泵房8是占地面积25m2的水泥基础建筑，用于放置水泵及配电设备；该过滤器9是上海首龙阀门厂生产的DN300美标Y型过滤器，用于清除水中的颗粒性杂志，避免出水小孔堵塞；该主管道10是普通圆水管；该支管道11是普通圆水管；该中心水箱12是采用厚度为5mm的碳钢板制作而成，规格为1m×5m×0.1m，数量为5个。每个水箱内部设置厚度5mm的筋板，将水箱分隔成5个1m×1m×0.1m的冷却水室，5个冷却水室之间通过筋板上的多个Ф50小孔形成水流通道。由于径向位置的差异，燃气温度及压力会不同，故5个水箱分别分配不同的流量。火焰正中心3个水箱的水流量控制在45kg/s，距火焰中心较远的最外侧2个水箱的流量控制在30kg/s。中心水箱12上表面均匀设置Ф2的小孔共2850个，外侧两排水箱上表面分别设置Ф2的小孔共1200个。总计4050个Ф2的小孔。

所述自流冷却系统是由蓄水池1、大管道2、电动闸阀3、放水阀4、过滤器9、主水管5、支水管6和自流水箱7组成，它们按上述顺序，彼此互相连接。该蓄水池1提供冷却水水源，可提供100吨冷却用水，钢筋混凝土结构；该大管道2是普通圆水管；该电动闸阀3是上海首龙阀门厂生产的Z41H型法兰闸阀，用于控制自流冷却水系统的通断；该放水阀4是普通DN20闸阀，用于冷却完成后放干管道内残余的水，防止冬天水管冻结；该过滤器9是上海首龙阀门厂生产的DN300美标Y型过滤器，用于清除水中的颗粒性杂志，避免出水小孔堵塞；该主水管5是普通圆水管；该支水管6是普通圆水管；该自流水箱7是采用厚度为5mm的碳钢板制作而成，规格为1m×1m×0.1m，数量为96个。每个水箱之间通过筋板上的多个Ф50小孔形成水流通道。最上面一排及最下面一排水箱每个水箱均匀设置2000个Ф3的小孔,其余每个水箱表面均匀设置8800个Ф3的小孔。

其中，该大管道的直径为DN600，数量一根；

其中，该主管道的直径为DN200，数量一根；

其中，该支管道的直径为DN50，数量五根；

其中，该主水管的直径为DN300，数量一根；

其中，该支水管的直径为DN50，数量十一根。

一种新型导流槽冷却系统，其工作过程如下：蓄水池1加满水后流入入大管道2。启动水泵房8内的水泵，水流经过水泵增压后形成高速高压水流，通过过滤器9、主管道10、支管道11到达中心水箱12，经小孔喷出与火焰中心区域接触，起到冷却的作用。同时打开主水管5上的电动闸阀3，水流由于蓄水池高位差的势能驱动，经由过滤器9，通过支水管6进入自流水箱7，通过小孔喷出与火焰周围区域接触，起到冷却的作用。

Claims

1.一种导流槽冷却系统，其特征在于：它由水泵冷却系统和自流冷却系统两部分组成，两者之间通过一根大管道相连通；根据干冷式导流槽的结构形式，将生铁块结构改为水箱结构，多个水箱之间焊接形成一个整体，利用水泵冷却系统进行冷却火焰中心区域，自流冷却系统冷却其余区域；

所述水泵冷却系统是由水泵房、过滤器、主管道、支管道和中心水箱组成，它们按上述顺序，彼此互相连接；该水泵房是占地面积25m²的水泥基础建筑，用于放置水泵及配电设备；该过滤器是DN300美标Y型过滤器，用于清除水中的颗粒性杂质，避免出水小孔堵塞；该主管道是普通圆水管；该支管道是普通圆水管；该中心水箱是采用厚度为5mm的碳钢板制作而成，规格为1m×5m×0.1m，数量为5个，每个水箱内部设置厚度5mm的筋板，将水箱分隔成5个1m×1m×0.1m的冷却水室，5个冷却水室之间通过筋板上的复数个Ф50mm小孔形成水流通道；由于径向位置的差异，燃气温度及压力会不同，故5个水箱分别分配不同的流量；火焰正中心3个水箱的水流量控制在45kg/s，距火焰中心较远的最外侧2个水箱的流量控制在30kg/s；火焰正中心水箱上表面均匀设置Ф2mm的小孔共2850个，最外侧2个水箱上表面分别设置Ф2mm的小孔共1200个，总计4050个Ф2mm的小孔；

所述自流冷却系统是由蓄水池、大管道、电动闸阀、放水阀、过滤器、主水管、支水管和自流水箱组成，它们按上述顺序，彼此互相连接；该蓄水池提供冷却水水源，提供100吨冷却用水，钢筋混凝土结构；该大管道是普通圆水管；该电动闸阀是Z41H型法兰闸阀，用于控制自流冷却水系统的通断；该放水阀是普通DN20闸阀，用于冷却完成后放干管道内残余的水，防止冬天水管冻结；该过滤器是DN300美标Y型过滤器，用于清除水中的颗粒性杂质，避免出水小孔堵塞；该主水管是普通圆水管；该支水管是普通圆水管；该自流水箱是采用厚度为5mm的碳钢板制作而成，规格为1m×1m×0.1m，数量为96个；每个水箱之间通过筋板上的复数个Ф50mm小孔形成水流通道；最上面一排及最下面一排水箱每个水箱均匀设置2000个Ф3mm的小孔,其余每个水箱表面均匀设置8800个Ф3mm的小孔。

2.根据权利要求1所述的一种导流槽冷却系统，其特征在于：该大管道的直径范围为DN500-DN700，数量一根。

3.根据权利要求1所述的一种导流槽冷却系统，其特征在于：该主管道的直径范围为DN150-DN250，数量一根。

4.根据权利要求1所述的一种导流槽冷却系统，其特征在于：该支管道的直径范围为DN40-DN60，数量五根。

5.根据权利要求1所述的一种导流槽冷却系统，其特征在于：该主水管的直径范围为DN250-DN350，数量一根。

6.根据权利要求1所述的一种导流槽冷却系统，其特征在于：该支水管的直径范围为DN40-DN60，数量十一根。