CN202255827U - 超高声速风洞冷却器 - Google Patents

Abstract

一种超高声速风洞冷却器，包括箱体，内芯安装在箱体的法兰上，冷却器内芯内设有换热管束，换热管束通过进出水法兰与外部冷却水连通，支座与箱体连接。箱体为整体焊接式方箱结构，一侧设有箱体法兰，箱体内设有壁板以及中间隔板，箱体内还设有水道。内芯包括管板，换热管束与管板连接，管板与盖板通过螺栓组连接形成管程冷却水水箱，换热管束穿过固定板，固定板通过拉杆与定距管连接固定，拉杆通过第一导管连通，固定板周边通过第二导管与管板的水箱连通，形成冷却保护结构。本实用新型采用方形管壳式结构，便于系统安装与维护；采用U型换热管，避免了管束热应力变形扭曲；拉杆、固定板采用导管连通冷却，避免了结构热变形损坏。

Description

超高声速风洞冷却器

技术领域

本实用新型涉及一种超高声速风洞冷却器装置，具体是一种用于高温低密度高速风洞的流场冷却装置。 

背景技术

现有的涉及到超高声速风洞冷却器的技术方案一般为采用圆形冷却器结构，冷却器壳程采用夹层水冷结构，管程采用两端固定式换热管结构。在实际应用中，该方案的缺点是：一、冷却器采用圆形结构，管程换热管束安装和维修复杂；二、管程采用两端固定式换热管，对于圆形的管列，换热管长度不一致导致结构热应力，容易引起换热管热变形损坏；三、高温段管束固定板无冷却措施，容易导致固定板热变形损坏。在大型高超声速风洞运行过程中，现有的冷却器结构无法满足使用要求。 

发明内容

针对现有技术中的问题，本实用新型提供一种结构合理、性能可靠、安装维护方便的风洞冷却器装置，该冷却器装置可以实现超高声速风洞流场冷却要求，使用寿命长，而且结构简单可靠，安装维护方便。 

本实用新型的目的是这样实现的：一种超高声速风洞冷却器，包括箱体，内芯安装在箱体的法兰上，冷却器内芯内设有换热管束，换热管束通过进出水法兰与外部冷却水连通，支座与箱体连接。 

箱体为整体焊接式方箱结构，一侧设有箱体法兰，箱体内设有壁板以及中间隔板，箱体内还设有水道。 

所述的内芯包括管板，换热管束与管板连接，管板与盖板通过螺栓组连接形成管程冷却水水箱，换热管束穿过固定板，固定板通过拉杆与定距管连接固定，拉杆通过第一导管连通，固定板周边通过第二导管与管板的水箱连通，形成冷却保护结构。 

换热管束为U型光管或翅片管。 

本实用新型提供的超高声速风洞冷却器，具有以下有益效果： 

1. 采用方形管壳式结构，便于系统安装与维护。

2. 采用U型换热管，避免了管束热应力变形扭曲。 

3. 拉杆、固定板采用导管连通冷却，避免了结构热变形损坏。 

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。 

图1是本实用新型的总体结构示意图。 

图2是图1的左视图。 

图3是本实用新型箱体结构示意图。 

图4是图3的A－A向视图。 

图5是本实用新型内芯的结构示意图。 

图6是图5的B向视。 

图7和图8是本实用新型内芯骨架的立体结构示意图。 

具体实施方式

如图1－8所示，一种超高声速风洞冷却器，包括箱体2，箱体2上设有入口法兰1，内芯3安装在箱体2的法兰6上，冷却器内芯3内设有换热管束12，换热管束12通过进出水法兰4与外部冷却水连通，支座5与箱体2连接。箱体2为整体焊接式方箱结构，一侧设有箱体法兰6，箱体2内设有壁板7以及中间隔板8，箱体2内还设有水道10。所述的内芯3包括管板11，换热管束12与管板11连接，管板11与盖板16通过螺栓组连接形成管程冷却水水箱，换热管束12穿过固定板13，固定板13通过拉杆14与定距管15连接固定，拉杆14通过第一导管17连通，固定板13周边通过第二导管18与管板11的水箱连通，形成冷却保护结构。换热管束12为U型光管或翅片管。 

本实用新型中，箱体2为系统安装基础，同时为冷却器壳程结构，承受真空负压作用；所述的箱体法兰6为对接密封面，筋板9为加强筋板，水道10为箱体冷却水通道，同时也作为加强筋；中间隔板8数量及位置由冷却器分段情况确定。内芯3构成冷却器管程结构，与箱体2法兰6通过螺栓连接；换热管束12为U型光管或翅片管，通过系统换热计算确定其管列排布形式及总长度；换热管束12与管板11通过强度胀接工艺连接，保证管束与管板之间的连接强度及密封性；管板11与盖板16通过螺栓组连接形成管程冷却水水箱，通过管板中间隔离筋板8可以将管程划分为多个回程结构；进出水法兰4包括管程进出水法兰和壳程进出水法兰，管程进出水法兰位于内芯盖板16上，与管程水箱前后端连通，冷却水进出方向由系统换热及冷却要求确定；壳程冷却水位于壳程水道前后端，冷却水进出方向顺气流方向。所述的安装支座5与箱体2焊接，用于系统与地基的固定安装。 

本实用新型的工作过程是：高超声速风洞运行时，高温高速气流经过试验区域后必须经过充分冷却降温才能排入真空球罐，否则会引起真空系统失效。本实用新型所提供的冷却器位于风洞本体扩压器与真空球罐之间，当高温气流通过入口法兰1进入冷却器箱体2后，与冷却器内芯3的换热管束12进行充分热交换后，气流冷却降温，冷却器出口流场的温度和压降达到设计要求指标，最后进入真空球罐，保证风洞试验的正常运行。冷却器内芯3通过进出水法兰4与外部冷却水连通，冷却水经过入口法兰进入管板11水箱，再分流流经各换热管束12、拉杆14、第一导管17、第二导管18等循环通道，与壳程高温气流进行热交换冷却，并对固定板13、拉杆14等部件进行冷却保护。 

Claims (4)

1.一种超高声速风洞冷却器，包括箱体（2），其特征在于：内芯（3）安装在箱体（2）的法兰（6）上，冷却器内芯（3）内设有换热管束（12），换热管束（12）通过进出水法兰（4）与外部冷却水连通，支座（5）与箱体（2）连接。

2.根据权利要求1所述的超高声速风洞冷却器，其特征在于：箱体（2）为整体焊接式方箱结构，一侧设有箱体法兰（6），箱体（2）内设有壁板（7）以及中间隔板（8），箱体（2）内还设有水道（10）。

3.根据权利要求1所述的所述的超高声速风洞冷却器，其特征在于：所述的内芯（3）包括管板（11），换热管束（12）与管板（11）连接，管板（11）与盖板（16）通过螺栓组连接形成管程冷却水水箱，换热管束（12）穿过固定板（13），固定板（13）通过拉杆（14）与定距管（15）连接固定，拉杆（14）通过第一导管（17）连通，固定板（13）周边通过第二导管（18）与管板（11）的水箱连通，形成冷却保护结构。

4.根据权利要求1或3所述的所述的超高声速风洞冷却器，其特征在于：换热管束（12）为U型光管或翅片管。

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