CN115440430A - 一种液冷线缆 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种液冷线缆，包括，外支撑管和设置在所述外支撑管内部的内支撑管，所述内支撑管内设置至少一个第一导体，所述第一导体与所述内支撑管内壁之间的空腔形成第一通道；所述内支撑管与所述外支撑管之间设置至少一个第二导体，所述内支撑管、所述外支撑管及所述第二导体之间的空腔形成第二通道；所述第一通道或所述第二通道中流通冷却液。根据本公开的一种液冷线缆，通过在第一通道以及第二通道中流通冷却液快速带走第一导体以及第二导体在充电过程中产生的热量，提高线缆的载流能力。

Description

一种液冷线缆
技术领域
本发明涉及线缆技术领域，更具体地，涉及一种液冷线缆。
背景技术
随着我国新能源产业的不断发展，新能源汽车续航里程不断提高，电池容量增大，导致充电时间过长，快速充电成为新能源汽车行业发展的迫切需求。当前我国公共充电桩，载流量较小，充电时间长，用户的充电体验并不好。而限制大功率充电桩研发的一个重要因素，就是如何提高整个系统的载流能力。在使用充电桩给新能源电动车充电时，由于线芯自身具有电阻，当有电流通过时，线芯会在自身电阻的作用下发热。然而，目前的线缆散热能力差，致使线缆的载电流能力差。充电桩会产生大量的热量，充电桩的功率越大，产生的热量越大，越容易造成充电线缆发热，形成不安全、不稳定因素，越高的电流越容易对线缆造成损害。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种液冷线缆的新技术方案。
根据本发明的第一方面，提供了一种液冷线缆，包括，外支撑管和设置在所述外支撑管内部的内支撑管，所述内支撑管内设置至少一个第一导体，所述第一导体与所述内支撑管内壁之间的空腔形成第一通道；所述内支撑管与所述外支撑管之间设置至少一个第二导体，所述内支撑管、所述外支撑管及所述第二导体之间的空腔形成第二通道；所述第一通道或所述第二通道中流通冷却液。
可选地，所述第一导体为正极充电线缆，所述第二导体为负极充电线缆和/或地线；或者，所述第一导体为负极充电线缆，所述第二导体为正极充电线缆和/或地线。
可选地，所述第一导体外壁与所述内支撑管内壁之间沿所述液冷线缆轴向方向设置至少一个第一支撑架，所述第一支撑架横截面一端与所述第一导体外壁连接，另一端与所述内支撑管内壁连接。
可选地，所述第一导体外套设第一绝缘层，所述第一绝缘层与所述内支撑管内壁之间的空腔形成第一通道。
可选地，所述第一绝缘层与所述内支撑管内壁之间沿所述液冷线缆轴向方向设置至少一个第二支撑架，所述第二支撑架横截面一端与所述第一绝缘层外壁连接，另一端与所述内支撑管内壁连接。
可选地，所述内支撑管外壁与所述外支撑管内壁之间沿所述液冷线缆轴向方向设置至少一个第三支撑架，所述第三支撑架横截面一端与所述内支撑管外壁连接，另一端与所述外支撑管内壁连接。
可选地，至少一个所述第二导体的横截面一端与所述内支撑管外壁连接，另一端与所述外支撑管内壁连接。
可选地，所述第二导体外套设第二绝缘层，所述内支撑管、所述外支撑管及多个所述第二绝缘层之间的空腔形成第二通道。
可选地，至少一个所述第二绝缘层的横截面一端与所述内支撑管外壁连接，另一端与所述外支撑管内壁连接。
可选地，所述外支撑管外周还依次套设屏蔽层和护套层。
可选地，所述外支撑管外周还设置控制线层，所述控制线层内沿所述液冷线缆轴向方向设置至少一个控制线和/或信号线。
可选地，所述第一通道与所述第二通道内部横截面积之和，占所述液冷线缆整体横截面积的15％-45％。
可选地，所述第一通道内部横截面积与所述第二通道内部横截面积之和相差不超过10％。
可选地，所述冷却液的冷却速率是0.05k/s-5k/s。
可选地，所述冷却液的流动速率为0.5ml/s-50ml/s。
根据本公开的一种液冷线缆，具有如下技术效果：
1、通过在内支撑管内设置第一导体，内支撑管与第一导体之间形成第一通道，第一通道中流通冷却液，通过冷却液的流动，快速带走第一导体在充电过程中产生的热量，提高充电线缆的载流能力。
2、通过在内支撑管以及外支撑管之间设置多个第二导体，各第二导体之间相互不接触，多个第二导体将内支撑管和外支撑管之间分隔形成多个第二通道，在第二通道中流通冷却液，冷却液的流动可以带走第二导体在工作过程中产生的热量，提高充电线缆的载流能力。
3、通过第一支撑架，可保持内支撑管不与第一导体接触，使得冷却液的流通顺畅，以此带走第一导体在工作过程中产生的热量。
4、通过第二支撑架，可保持内支撑管不与第一导体外侧的第一绝缘层接触，使得冷却液的流通顺畅，以此带走第一导体在工作过程中产生的热量。
5、通过第三支撑架，可保持第二通道的畅通，通过在第二通道中流通的冷却液带走第二导体在充电过程中产生的热量。
6、通过将第二导体的横截面的一端与内支撑管的外壁连接，另一端与外支撑管的内壁连接，可使得第二导体固定在第二通道内部，防止在弯折、拖拽的过程中，内支撑管与外支撑管之间设置的多个第二导体之间相互接触挤占某一第二通道的位置，防止第二通道堵塞，保持第二通道中畅通无阻的流通冷却液。
7、在第二导体的外周设置第二绝缘层，可使得各第二导体之间处于绝缘状态，防止各第二导体之间接触造成断路，同时，也能提高充电线缆的绝缘性，进一步确保使用者的安全。
8、通过将第二绝缘层与外支撑管的内壁以及内支撑管外壁连接，起到固定第二导体的作用，防止在弯折、拖拽的过程中，内支撑管与外支撑管之间设置的多个第二导体之间相互接触挤占某一第二通道的位置，防止第二通道堵塞，使第二通道可畅通无阻的流通冷却液。
9、通过设置屏蔽层，可防止充电线缆在使用过程中产生的电磁辐射干扰其他控制系统的使用。
10、通过外支撑管外侧设置控制线层，通过在控制线层设置控制线或者信号线，可使的充电线缆具有多种功能线，避免在充电线缆使用的过程中额外设置控制线以及信号线，造成过多的导线混杂在一处，给使用者带来不便。
通过以下参照附图对本发明的示例性实施例的详细描述，本发明的其它特征及其优点将会变得清楚。
附图说明
被结合在说明书中并构成说明书的一部分的附图示出了本发明的实施例，并且连同其说明一起用于解释本发明的原理。
图1为本发明优选实施例的液冷线缆的结构示意图，其中，第一导体和第二导体外周未设置绝缘层，第一支撑架以及第二支撑架；
图2为本发明第二实施例的液冷线缆的结构示意图，其中，第一导体和第二导体外周未设置绝缘层；
图3为本发明第三实施例的液冷线缆的结构示意图，其中，第一导体和第二导体外周设置绝缘层；
图4为本发明第四实施例的液冷线缆的结构示意图，其中，第一导体外周设置第一绝缘层和第二导体外周未设置第二绝缘层；
图5为本发明第五实施例的液冷线缆的结构示意图，其中，第一导体外周未设置第一绝缘层和第二导体外周设置第二绝缘层。
图中标示如下：
1-外支撑管；2-内支撑管；3-第一导体；31-第一绝缘层；4-第一通道；5-第二导体；51-第二绝缘层；6-第二通道；7-第一支撑架；8-第二支撑架；9-第三支撑架；10-控制线层；101-控制线；11-屏蔽层；12-护套层。
具体实施方式
现在将参照附图来详细描述本发明的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。
以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。
对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。
在这里示出和讨论的所有例子中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它例子可以具有不同的值。
根据本公开的一种液冷线缆，如图1至图5所示，包括，外支撑管1和设置在所述外支撑管1内部的内支撑管2，所述内支撑管2内设置至少一个第一导体3，所述第一导体3与所述内支撑管2内壁之间的空腔形成第一通道4；所述内支撑管2与所述外支撑管1之间设置至少一个第二导体5，所述内支撑管2、所述外支撑管1及所述第二导体5之间的空腔形成第二通道6；所述第一通道4或所述第二通道6中流通冷却液。
如图1所示，通过在内支撑管2内设置第一导体3，内支撑管2和第一导体3二者之间形成第一通道4，第一通道4中流通冷却液，通过冷却液的流动，快速带走第一导体3在充电过程中产生的热量，提高充电线缆的载流能力。
通过在内支撑管2以及外支撑管1之间设置多个第二导体5，各第二导体5之间相互不接触，多个第二导体5将内支撑管2和外支撑管1之间的环形空间分隔形成多个第二通道6，各第二通道6中流通冷却液，冷却液的流动可以带走第二导体5在工作过程中产生的热量，提高充电线缆的载流能力。
同时，内支撑管2以及外支撑管1都可以由绝缘材料制成，在第一导体3与第二导体5之间，以及第二导体5与外界之间起到绝缘作用，可减少绝缘材料的使用，降低成本。
根据本公开的一种液冷线缆的一实施例中，所述第一导体3为正极充电线缆，所述第二导体5为负极充电线缆和/或地线；或者，所述第一导体3为负极充电线缆，所述第二导体5为正极充电线缆和/或地线。
具体实施时，第一导体3和多根第二导体5分别设置成正极充电线缆，负极充电线缆以及地线，正极充电线缆，负极充电线缆以及地线的线径根据需要设置，正极充电线缆与负极充电线缆的充电的过程中产生的热量，通过流经第一通道4以及第二通道6中的冷却液带走，以此提高第一导体3以及第二导体5载流能力。
根据本公开的一种液冷线缆的一实施例中，如图2和图5所示，所述第一导体3外壁与所述内支撑管2内壁之间沿所述液冷线缆轴向方向设置至少一个第一支撑架7，所述第一支撑架7横截面一端与所述第一导体3外壁连接，另一端与所述内支撑管2内壁连接。
具体实施时，通过第一支撑架7，可保持内支撑管2不与第一导体3接触，保持冷却液的流通顺畅，以此带走第一导体3在充电过程中产生的热量。
第一支撑架7可以轴向贯通设置在第一通道4内，可以设置多个第一支撑架7，多个第一支撑架7彼此间隔设置第一通道4内，用于支撑内支撑管2不与第一导体3接触，保持冷却液的流通顺畅。
根据本公开的一种液冷线缆的一实施例中，如图3和图4所示，所述第一导体3外套设第一绝缘层31，所述第一绝缘层31与所述内支撑管2内壁之间的空腔形成第一通道4。
具体实施时，通过设置第一绝缘层31，可增加第一导体3的绝缘性，进一步防止第一导体3在充电的过程中发生漏电或者正极充电线缆与负极充电线缆之间短路，造成人员伤亡以及财产损失。
进一步的，如图3和图4所示，所述第一绝缘层31与所述内支撑管2内壁之间沿所述液冷线缆轴向方向设置至少一个第二支撑架8，所述第二支撑架8横截面一端与所述第一绝缘层31外壁连接，另一端与所述内支撑管2内壁连接。
具体实施时，通过第二支撑架8，可保持内支撑管不与第一导体3外侧的第一绝缘层31接触，保持冷却液的流通，以此带走第一导体3在工作过程中产生的热量。
第二支撑架8可以轴向贯通设置在第一通道4内，可以设置多个第二支撑架8，多个第二支撑架8间隔设置第一通道4内，用于支撑内支撑管不与第一导体3外侧的第一绝缘层31接触，保持冷却液的流通顺畅，快速带走第一导体3在充电过程中产生的热量，提高液冷第一导体3的载流能力。
根据本公开的一种液冷线缆的一实施例中，如图2至图5所示，所述内支撑管2外壁与所述外支撑管1内壁之间沿所述液冷线缆轴向方向设置至少一个第三支撑架9，所述第三支撑架9横截面一端与所述内支撑管2外壁连接，另一端与所述外支撑管1内壁连接。
具体实施时，通过第三支撑架9，可保持第二通道6处于导通状态，通过在第二通道6中流通的冷却液带走第二导体5在充电过程中产生的热量。
第三支撑架9可以轴向贯通设置在第二通道6内，可以为第三支撑架多个，多个第三支撑架间隔设置第二通道6内，用于支撑内支撑管2不与外支撑管1接触，确保冷却液的流通顺畅，快速带走第二导体5在工作过程中产生的热量，提高第二导体5的载流能力。
第三支撑架9可以由绝缘材料制成，在第二导体5外侧未设置第二绝缘层51时可起到绝缘作用。
根据本公开的一种液冷线缆的一实施例中，至少一个所述第二导体5的横截面一端与所述内支撑管2外壁连接，另一端与所述外支撑管1内壁连接。
具体实施时，通过将第二导体5的横截面的一端与内支撑管2的外壁连接，另一端与外支撑管1的内壁连接，可使得第二导体5固定在第二通道6内部，防止在弯折、拖拽的过程中，内支撑管2与外支撑管1之间设置的多个第二导体5之间相互接触挤占某一第二通道6的位置，防止第二通道6堵塞，保持第二通道6中可畅通无阻的流通冷却液。
也可以解释为，第二导体5具有四组侧边，第一侧边与第二侧边相对设置，第一侧边与第二侧边分别连接内支撑管2外壁和外支撑管1内壁，第三侧边与第四侧边相对设置为第二通道6的通道壁，在第二通道6中流通冷却液的过程中，带走第二导体5在工作过程中产生的热量，提高线缆的载流能力。
根据本公开的一种液冷线缆的一实施例中，如图3和图5所示，所述第二导体5外套设第二绝缘层51，所述内支撑管2、所述外支撑管1及多个所述第二绝缘层51之间的空腔形成第二通道6。
具体实施时，在第二导体5的外周设置第二绝缘层51，可使得各第二导体5之间处于绝缘状态，防止各第二导体5之间接触造成短路，同时，也能提高充电线缆的绝缘性，进一步确保使用者的人身安全。
进一步的，至少一个所述第二绝缘层51的横截面一端与所述内支撑管2外壁连接，另一端与所述外支撑管1内壁连接。
具体实施时，通过将第二绝缘层51与外支撑管1的内壁以及内支撑管2外壁连接，起到固定第二导体5的作用，防止在弯折、拖拽的过程中，内支撑管2与外支撑管1之间设置的多个第二导体5之间相互接触挤占某一第二通道6的位置，防止第二通道6堵塞，保证第二通道6可畅通无阻的流通冷却液。
根据本公开的一种液冷线缆的一实施例中，如图2至图5所示，所述外支撑管1外周还依次套设屏蔽层11和护套层12。
具体实施时，通过设置屏蔽层11的设置，可防止充电线缆在使用过程中产生的电磁辐射干扰其他控制系统的使用；通过设置护套层12，延长充电线缆的使用寿命。
根据本公开的一种液冷线缆的一实施例中，如图2至图5所示，所述外支撑管1外周还设置控制线层10，所述控制线层10内沿所述液冷线缆轴向方向设置至少一个控制线101和/或信号线。
具体实施时，通过外支撑管1外侧设置控制线层10，通过在控制线层10设置控制线101或者信号线，可使的充电线缆具有多种功能线，避免在充电线缆使用的过程中额外设置控制线101以及信号线，造成过多的导线混杂在一处，给使用者带来不便。
根据本公开的一种液冷线缆的一实施例中，所述第一通道4与所述第二通道6内部横截面积之和，占所述液冷线缆整体横截面积的15％-45％。
发明人为了验证第一通道4与所述第二通道6内部截面积之和占所述液冷线缆截面积的百分比对线缆温升的影响，选用多根相同截面积、相同材质、相同长度的液冷线缆，并导通相同的电流，只调整第一通道4与所述第二通道6内部截面积之和占液冷线缆截面积的比值，采用不同第一通道4与所述第二通道6内部截面积之和占液冷线缆截面积的比值，在第一通道4以及第二通道6中流通冷却液，对线缆进行冷却，并读取各个线缆的温升值，记录在表1中。
实验方法是在封闭的环境中，采用第一通道4与所述第二通道6内部截面积之和占所述液冷线缆截面积的不同百分比的线缆，导通相同的电流，记录通电前的温度和通电后温度稳定时的温度，并作差取绝对值。在本实施例中，温升小于50K为合格值。
表1：第一通道4与第二通道6内部截面积之和占液冷线缆截面积的不同百分比对液冷线缆温升的影响
Figure BDA0003795865300000091
从上表1中可以看出，当第一通道4与第二通道6内部截面积之和占液冷线缆截截面积的百分比小于15％时，液冷线缆的温升值不合格，当第一通道4与第二通道6内部截面积之和占液冷线缆截面积的百分比大于等于15％时，液冷线缆的温升值合格，但是，第一通道4与所述第二通道6内部截面积之和占液冷线缆截面积内部截面积的百分比大于45％时，液冷线缆的温升没有明显的下降，而且，第一通道4与第二通道6内部截面积之和占液冷线缆截面积的百分比越大，液冷线缆外径越大，或者即使液冷线缆的外径不变，液冷线缆中设置的第一导体3或者第二导体5的线径越细，第一导体3或者第二导体5越容易损坏，所以，增大第一通道4与第二通道6内部截面积之和占液冷线缆截面积的百分比，已失去实际意义，因此，发明人将第一通道4与所述第二通道6内部截面积之和占液冷线缆截面积的15％-45％。
根据本公开的一种液冷线缆的一实施例中，所述第一通道4内部横截面积与所述第二通道6内部横截面积之和相差不超过10％。
第一通道4可以设定为冷却液的进液管，第二通道6可以设定为冷却液在出液管，作为进液管的环形第一通道4的截面积与作为出液管的各第二通道6的截面积的和相差不超过10％，如果相差过大，进液管与出液管单位时间内流通的冷却液的流量相差过大，会出现流过进液管或出液管的冷却液不能充满某一第二通道6或者第一通道4的情况，不能及时带走第一导体3或者第二导体5在充电过程中产生的热量，导致液冷线缆的温升过高。
根据本公开的一种液冷线缆的一实施例中，所述冷却液的冷却速率是0.05k/s-5k/s。
发明人为了验证冷却液的冷却速率对液冷线缆温升的影响，选用材质，尺寸完全相同的多组液冷线缆，导通相同的电流，冷却液以不同冷却速率通过第一通道4以及第二通道6，对液冷线缆进行冷却，并读取各个液冷线缆的温升值，记录在表2中。
实验方法是在封闭的环境中，将不同冷却速率的液冷线缆，导通相同的电流，记录通电前的温度和通电后温度稳定时的温度，并作差取绝对值。在本实施例中，温升小于50K为合格值。
表2：不同的冷却速率对液冷线缆温升的影响
Figure BDA0003795865300000101
从上表2中可以看出，当冷却速率小于0.05℃/min时，液冷线缆的温升值不合格，当冷却速率大于等于0.05℃/min时，液冷线缆的温升值合格，但是，冷却速率大于5℃/min时，液冷线缆的温升没有明显的下降，而且冷却速率越大，对第一通道4以及第二通道6的质量要求以及冷却液的流动速率的要求都会进一步提高，增大液冷线缆的制造成本，而此时液冷线缆的温升已无明显变化。因此，发明人将冷却液的冷却速率设定0.05k/s-5k/s。
根据本公开的一种液冷线缆的一实施例中，所述冷却液的流动速率为0.5ml/s-50ml/s。
发明人为了验证冷却液在液冷通道中流动速率对液冷线缆温升的影响，选用材质，尺寸完全相同的多组液冷线缆，此时，导通相同的电流，冷却液采用不同流动速率通过第一通道4以及第二通道6，对液冷线缆进行冷却，并读取各个液冷线缆的温升值，记录在表3中。
实验方法是在封闭的环境中，将冷却液以不同流动速率流过第一通道4以及第二通道6，导通相同的电流，记录通电前的温度和通电后温度稳定时的温度，并作差取绝对值。在本实施例中，温升小于50K为合格值。
表3：冷却液以不同流动速率通过液冷通道对液冷线缆温升的影响
Figure BDA0003795865300000111
从上表3中可以看出，当冷却液在第一通道4以及第二通道6的流动速率小于0.5ml/s时，液冷线缆的温升值不合格，当冷却液在液冷通道的流动速率大于等于0.5ml/s时，液冷线缆的温升值合格，但是，流动速率大于50ml/s时，液冷线缆的温升没有明显的下降，而且流动速率越大，对第一通道4以及第二通道6的质量要求以及使冷却液流动的循环泵的质量的要求都会进一步提高，而此时液冷线缆的温升已无明显变化。因此，发明人将冷却液在所述液冷通道中流动速率设定为0.5ml/s-50ml/s。
虽然已经通过例子对本发明的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上例子仅是为了进行说明，而不是为了限制本发明的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本发明的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改。本发明的范围由所附权利要求来限定。

Claims (15)

1.一种液冷线缆，其特征在于，包括，外支撑管和设置在所述外支撑管内部的内支撑管，所述内支撑管内设置至少一个第一导体，所述第一导体与所述内支撑管内壁之间的空腔形成第一通道；所述内支撑管与所述外支撑管之间设置至少一个第二导体，所述内支撑管、所述外支撑管及所述第二导体之间的空腔形成第二通道；所述第一通道或所述第二通道中流通冷却液。
2.根据权利要求1所述的液冷线缆，其特征在于，所述第一导体为正极充电线缆，所述第二导体为负极充电线缆和/或地线；或者，所述第一导体为负极充电线缆，所述第二导体为正极充电线缆和/或地线。
3.根据权利要求1所述的液冷线缆，其特征在于，所述第一导体外壁与所述内支撑管内壁之间沿所述液冷线缆轴向方向设置至少一个第一支撑架，所述第一支撑架横截面一端与所述第一导体外壁连接，另一端与所述内支撑管内壁连接。
4.根据权利要求1所述的液冷线缆，其特征在于，所述第一导体外套设第一绝缘层，所述第一绝缘层与所述内支撑管内壁之间的空腔形成第一通道。
5.根据权利要求4所述的液冷线缆，其特征在于，所述第一绝缘层与所述内支撑管内壁之间沿所述液冷线缆轴向方向设置至少一个第二支撑架，所述第二支撑架横截面一端与所述第一绝缘层外壁连接，另一端与所述内支撑管内壁连接。
6.根据权利要求1所述的液冷线缆，其特征在于，所述内支撑管外壁与所述外支撑管内壁之间沿所述液冷线缆轴向方向设置至少一个第三支撑架，所述第三支撑架横截面一端与所述内支撑管外壁连接，另一端与所述外支撑管内壁连接。
7.根据权利要求1所述的液冷线缆，其特征在于，至少一个所述第二导体的横截面一端与所述内支撑管外壁连接，另一端与所述外支撑管内壁连接。
8.根据权利要求1所述的液冷线缆，其特征在于，所述第二导体外套设第二绝缘层，所述内支撑管、所述外支撑管及多个所述第二绝缘层之间的空腔形成第二通道。
9.根据权利要求8所述的液冷线缆，其特征在于，至少一个所述第二绝缘层的横截面一端与所述内支撑管外壁连接，另一端与所述外支撑管内壁连接。
10.根据权利要求1所述的液冷线缆，其特征在于，所述外支撑管外周还依次套设屏蔽层和护套层。
11.根据权利要求1所述的液冷线缆，其特征在于，所述外支撑管外周还设置控制线层，所述控制线层内沿所述液冷线缆轴向方向设置至少一个控制线和/或信号线。
12.根据权利要求1所述的液冷线缆，其特征在于，所述第一通道与所述第二通道内部横截面积之和，占所述液冷线缆整体横截面积的15％-45％。
13.根据权利要求1所述的液冷线缆，其特征在于，所述第一通道内部横截面积与所述第二通道内部横截面积之和相差不超过10％。
14.根据权利要求1所述的液冷线缆，其特征在于，所述冷却液的冷却速率是0.05k/s-5k/s。
15.根据权利要求1所述的液冷线缆，其特征在于，所述冷却液的流动速率为0.5ml/s-50ml/s。
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