CN204255648U - 喷水冷却装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了喷水冷却装置，包括：筒形壳体，其上端面具有高温气流入口，下端面具有混合液排放口，周向侧壁上设置有进液口；环形夹壁，其设置在所述筒形壳体内，将所述筒形壳体的内部分隔成位于中间的第一部分以及位于所述筒形壳体的周向侧壁和所述环形夹壁之间的第二部分，所述环形夹壁的下部设置有若干的喷水孔，上部是不透气且不透水的；以及气流扩散器，其上设置有若干的通气孔，位于所述第一部分内，且所述气流扩散器的周向边缘连接至所述环形夹壁的上部；其中，所述高温气流入口与所述第一部分连通。该装置中气流扩散器将大流量的高温气流打散，使高温气流与冷却水均匀混合，起到快速降温的作用，且该装置结构简单可靠，加工方便。

Description

喷水冷却装置

技术领域

本实用新型涉及一种冷却装置，尤其涉及一种用于在超燃冲压发动机试验时排放的高温燃油汽化物进行冷却的喷水冷却装置。

背景技术

为了改善超燃冲压发动机试验的运行效果，需要在超燃冲压发动机试验时供给高温燃油，温度可达1000K以上。试验过程中，通过切换阀门选择为发动机供给高温燃油或将高温燃油排放。需要排放的高温燃油经已汽化，直接排放会污染环境甚至引发安全事故，因此需要对高温燃油进行冷却降温后再行收集处理。

目前常采用的喷水冷却装置的结构如图1所示，喷水管2紧贴壳体1内壁，其轴线方向与壳体轴线方向相同，喷水管2上设有若干喷水孔。采用该种结构的喷水冷却装置，由于水滴3从周边向中央喷射，使得高温气流与水滴在同一截面混合不均匀，高温气流中心处的冷却效果不佳，且当高温气流速度较高时，需要流经很长的距离才能降低燃气温度，增加了喷水冷却装置的整体结构尺寸。

发明内容

针对上述技术问题，本实用新型的目的在于提供一种高温气流与冷却液滴混合更均匀、冷却效率更高的喷水冷却装置。

本实用新型提供的喷水冷却装置，包括：筒形壳体，其上端面具有高温气流入口，下端面具有混合液排放口，周向侧壁上设置有进液口；环形夹壁，其设置在所述筒形壳体内，将所述筒形壳体的内部分隔成位于中间的第一部分以及位于所述筒形壳体的周向侧壁和所述环形夹壁之间的第二部分，所述环形夹壁的下部设置有若干的喷水孔，上部是不透气且不透水的；以及气流扩散器，其上设置有若干的通气孔，位于所述第一部分内，且所述气流扩散器的周向边缘连接至所述环形夹壁的上部；其中，所述高温气流入口与所述第一部分连通。

优选的是，所述的喷水冷却装置中，所述环形夹壁的上部是不透气且不透水的，下部设置有若干的喷水孔。

优选的是，所述的喷水冷却装置中，所述环形夹壁的下部均匀布满喷水孔；所述气流扩散器均匀布满通气孔。

优选的是，所述的喷水冷却装置中，所述筒形壳体呈圆筒形，所述环形夹壁呈圆环形，且所述环形夹壁与所述筒形壳体为同轴设置；所述高温气流入口位于所述上端面的中心位置。

优选的是，所述的喷水冷却装置中，所述气流扩散器呈圆锥形，且圆锥形的顶点靠近所述高温气流入口。

优选的是，所述的喷水冷却装置中，任一通气孔的轴向与所述高温气流入口的轴向平行。

优选的是，所述的喷水冷却装置中，任一喷水孔的轴向与所述环形夹壁的径向平行。

优选的是，所述的喷水冷却装置中，所述气流扩散器的锥底轮廓面积大于所述高温气流入口的截面积，且所有通气孔的截面积总和大于高温气流入口的截面积。

优选的是，所述的喷水冷却装置中，所述环形夹壁上所有喷水孔截面积的总和大于所述气流扩散器上所有通气孔截面积的总和。

优选的是，所述的喷水冷却装置中，所述环形夹壁上所有喷水孔截面积的总和大于所述进液口的截面积。

本实用新型的有益效果如下：

(1)该装置能使高温气流与冷却水均匀混合，起到快速降温的作用，且该装置结构简单可靠，加工方便。

(2)气流扩散器可以将大流量的高温气流打散，使其均匀进入第一部分内，高温气流与冷却水更充分混合，提高冷却效率；该装置中气流扩散器为圆锥形壳体，圆锥形的顶点(简称锥顶)迎气流方向布置，通气孔轴向与气流方向平行，可更有效地分散高温气流，使高温气流分布更均匀。

(3)可根据不同工况更改通气孔和喷水孔的尺寸及数量，提高冷却效率。

(4)气流扩散器锥底轮廓面积大于高温气流入口截面积，且所有通气孔截面积总和大于该装置中高温气流入口的截面积，保证高温气流通过气流扩散器后气流轮廓增大，并避免出现阻流现象，使高温气流与冷却水在更大的区域充分混合，提高了冷却效率。

(5)任一喷水孔的轴向平行于环形夹壁的径向，可使冷却水在各区域均匀地与高温气流接触，避免出现混合不均匀，冷却效率减低现象。

(6)所有喷水孔截面积总和大于气流扩散器上所有通气孔截面积总和，保证充足流量的冷却水与高温气流混合；且所有喷水孔的截面积大于该装置中进液口(即冷却水进口)截面积，避免环形夹壁喷水出现阻流现象，有效提高了冷却水的利用效率。

附图说明

图1为现有技术中喷水冷却装置的结构示意图。

图2为本实用新型所述的喷水冷却装置的结构示意图。

图3为本实用新型所述的环形夹壁和气流分散器的结构示意图。

图4为本实用新型所述的筒形壳体的结构示意图。

图5为本实用新型所述的喷水冷却装置的外观示意图。

具体实施方式

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做详细的说明。

请参阅图2至图5，本实用新型提供了一种喷水冷却装置，包括：筒形壳体，其上端面2具有高温气流入口14，在高温气流入口处连接有高温气流进口接头1，下端面12具有混合液排放口16，在混合液排放口处连接有混合液排放口连接法兰13，用于与其他设备(如收集槽)连接，筒形壳体的周向侧壁9上设置有进液口15，进液口处具有冷却水进口接头8，用于与冷却水供给设备连接；环形夹壁13，其设置在所述筒形壳体内，将所述筒形壳体的内部分隔成位于中间的第一部分10以及位于所述筒形壳体的周向侧壁和所述环形夹壁之间的第二部分11，所述环形夹壁的下部6设置有若干的喷水孔7，上部5是不透气且不透水的；以及气流扩散器3，其上设置有若干的通气孔4，位于所述第一部分内，且所述气流扩散器的周向边缘连接至所述环形夹壁的上部5；其中，所述高温气流入口与所述第一部分连通。

本实用新型工作时，高温燃油汽化物从高温气流入口进入至上部空间内，在通过气流分散器的若干通气孔后，被均匀分散，并进入至下部空间内。冷却液从进液口进入至第二部分11内，并从若干的喷水口喷入至第一部分10内，继而与高温气流充分接触，降低高温气流的温度，高温燃油汽化物液化，混合液从混合液排放口排出。

气流分散器还将第一部分分隔成上部空间和下部空间，并且由于所述环形夹壁的上部是不透气且不透水的，下部设置有若干的喷水孔，高温气流只能从气流分散器通过，再进入至下部空间与冷却液接触，而冷却液不能进入至上层空间内，这是因为，一旦一部分冷却液进入了上层空间内，冷却液与高温气流接触后，一部分混合液将受到气流分散器的阻碍而不能进入至下层空间继而从混合液排放口排出，并且由于通气孔的尺寸是比较小的，混合液液滴还可能封闭通气孔，而导致未降温的高温气流无法通过。

如图3所示，气流分散器3和环形夹壁13通过焊接的方式连接成为一个整体。

在一个实施例中，气流扩散器3上通气孔4直径为2mm，个数约为200；环形夹壁13上喷水孔7直径为2mm，个数约为1000；可根据不同工况更改气流扩散器和环形夹壁的尺寸以及通气孔以及喷水孔的尺寸及数量来满足冷却要求，提高冷却效率。

为了进一步提高冷却效率，使同一截面上冷却液的液滴和高温气流的分布更均匀，所述的喷水冷却装置中，所述环形夹壁的下部6均匀布满喷水孔7；所述气流扩散器3均匀布满通气孔4。

为了进一步提高冷却效率，使同一截面上冷却液和高温气流的分布更均匀，所述的喷水冷却装置中，所述筒形壳体呈圆筒形，所述环形夹壁13呈圆环形，且所述环形夹壁与所述筒形壳体为同轴设置；所述高温气流入口位于所述上端面的中心位置。

为了使高温气流被分散得更均匀，所述的喷水冷却装置中，所述气流扩散器3呈圆锥形，且圆锥形的顶点靠近所述高温气流入口。

在一个实施例中，任一通气孔4的轴向与所述高温气流入口的轴向平行，高温气流在通过通气孔后，其流动方向不会发生改变，从而使进入至下部空间内的高温气流分布更加均匀。

在一个实施例中，任一喷水孔7的轴向与所述环形夹壁的径向平行，即该喷水孔是位于环形夹壁的一个圆周上的，且喷水孔的轴线与该圆周的一个直径重合，该喷水孔的轴线应该与环形夹壁的轴线相交并垂直，以使得在下部空间内的各个区域内冷却液与高温气流均匀接触，避免出现混合不均匀，冷却效率降低的现象。

在一个实施例中，所述气流扩散器3的锥底轮廓面积大于所述高温气流入口的截面积，保证高温气流通过气流分散器后气流轮廓增大，以便于经喷水孔喷出的液滴充分接触，使高温气流与冷却液在更大的区域内充分混合；且所有通气孔的截面积总和大于高温气流入口的截面积，避免出现阻流现象。本实用新型中，通气孔的截面积为用垂直于该通气孔轴线的平面截取得到的图形的面积。当气流扩散器呈圆锥形时，通气孔优选呈斜圆柱形，上述图形为圆形；当气流扩散器呈平面形时，通气孔优选呈正圆柱形。

在一个实施例中，所述环形夹壁13上所有喷水孔截面积的总和大于所述气流扩散器上所有通气孔截面积的总和，以提供充足流量的冷却水与高温气流混合。本实用新型中，喷水孔的截面积为用垂直于该喷水孔轴线的平面截取得到的图形的面积。喷水孔优选呈正圆柱形。

在一个实施例中，所述环形夹壁13上所有喷水孔截面积的总和大于所述进液口的截面积，以避免环形夹壁出现阻流现象。

本实用新型虽然以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本实用新型，任何本领域技术人员在不脱离本实用新型的精神和范围内，都可以做出可能的变动和修改，因此，本实用新型的保护范围应当以本实用新型权利要求所界定的范围为准。

Claims (9)

1.一种喷水冷却装置，其特征在于，包括：

筒形壳体，其上端面具有高温气流入口，下端面具有混合液排放口，周向侧壁上设置有进液口；

环形夹壁，其设置在所述筒形壳体内，将所述筒形壳体的内部分隔成位于中间的第一部分以及位于所述筒形壳体的周向侧壁和所述环形夹壁之间的第二部分，所述环形夹壁的下部设置有若干的喷水孔，上部是不透气且不透水的；以及

气流扩散器，其上设置有若干的通气孔，位于所述第一部分内，且所述气流扩散器的周向边缘连接至所述环形夹壁的上部；

其中，所述高温气流入口与所述第一部分连通。

2.如权利要求1所述的喷水冷却装置，其特征在于，所述环形夹壁的下部均匀布满喷水孔；所述气流扩散器均匀布满通气孔。

3.如权利要求2所述的喷水冷却装置，其特征在于，所述筒形壳体呈圆筒形，所述环形夹壁呈圆环形，且所述环形夹壁与所述筒形壳体为同轴设置；所述高温气流入口位于所述上端面的中心位置。

4.如权利要求3所述的喷水冷却装置，其特征在于，所述气流扩散器呈圆锥形，且圆锥形的顶点靠近所述高温气流入口。

5.如权利要求4所述的喷水冷却装置，其特征在于，任一通气孔的轴向与所述高温气流入口的轴向平行。

6.如权利要求5所述的喷水冷却装置，其特征在于，任一喷水孔的轴向与所述环形夹壁的径向平行。

7.如权利要求6所述的喷水冷却装置，其特征在于，所述气流扩散器的锥底轮廓面积大于所述高温气流入口的截面积，且所有通气孔的截面积总和大于高温气流入口的截面积。

8.如权利要求6所述的喷水冷却装置，其特征在于，所述环形夹壁上所有喷水孔截面积的总和大于所述气流扩散器上所有通气孔截面积的总和。

9.如权利要求6所述的喷水冷却装置，其特征在于，所述环形夹壁上所有喷水孔截面积的总和大于所述进液口的截面积。