CN216347209U - 一种核子器和造雪机 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种核子器和造雪机，包括外管道和内管道；内管道位于外管道中，内管道与外管道之间的间隙形成外流道；外流道设有进气口和外流道出口，外流道包括：渐缩段、喉部和渐扩段；进气口依次通过渐缩段、喉部、渐扩段与外流道出口连通，出水口与渐扩段连通。本实用新型提供的核子器，设有外管道和内管道，在内管道与外管道之间的间隙形成包括渐缩段、喉部和渐扩段的外流道，使得气体在流经渐缩段、喉部和渐扩段后能够将气体加速至超音速，而液体在超音速气体的作用下在渐扩段破碎为液滴，完成雾化过程，气体在渐扩段中发生膨胀，产生焦尔—汤姆生效应，气体温度可降至零下，促使液滴的热量向气体传递，节约能源的同时，加速了成核的过程。

Description

一种核子器和造雪机

技术领域

本实用新型涉及雾化和造雪领域，尤其涉及一种核子器和造雪机。

背景技术

当环境干球温度在0摄氏度以上时，人造雪是利用水的蒸发潜热，将液滴降至零下，产生雪核。要提高核子器成核的效率，就必须提高雾化性能，降低雾化粒径以获得更大的比表面积，最大程度的利用水的蒸发潜热。

现有的核子器喷嘴在造雪过程中，为了降低液滴的粒径，所需的水压和气压较大，而且现有的核子器气体膨胀过程一般发生在外界环境中，气体吸收的热量大多来自于外界环境，而不是吸收来自液滴的热量，浪费能源的同时，成核效率较低。

实用新型内容

本实用新型实施例提供一种核子器，解决现有核子器膨胀过程一般发生在外界环境中，浪费能源的同时，成核效率较低。

本实用新型实施例提供一种核子器，包括：

外管道，呈中空结构；

内管道，所述内管道中设有内流道，设有进水口和出水口；所述内管道位于所述外管道中，所述内管道与所述外管道之间的间隙形成外流道；所述外流道设有进气口和外流道出口，所述外流道包括：渐缩段、喉部和渐扩段；所述进气口依次通过所述渐缩段、所述喉部、所述渐扩段与所述外流道出口连通，所述出水口与所述渐扩段连通。

根据本实用新型一个实施例提供的核子器，所述内管道包括：

第一内管道，所述第一内管道上设有所述进水口和旋流孔；

第二内管道，所述第二内管道套接在所述第一内管道外，所述第二内管道上设有所述出水口，所述第一内管道和所述第二内管道之间在与所述旋流孔对应处设有间隙形成旋流区；所述进水口依次通过所述旋流孔、所述旋流区与所述出水口连通。

根据本实用新型一个实施例提供的核子器，所述旋流孔设有多个，多个所述旋流孔沿所述第一内管道的周向均匀布置。

根据本实用新型一个实施例提供的核子器，所述旋流孔与所述第一内管道的轴线呈夹角设置。

根据本实用新型一个实施例提供的核子器，所述第一内管道上设有外螺纹，所述第二内管道上设有与所述外螺纹适配的内螺纹，所述第一内管道通过所述外螺纹和所述内螺纹嵌套在所述第二内管道中。

根据本实用新型一个实施例提供的核子器，所述内管道还包括：

滤网，所述滤网套设在所述第一内管道中，所述进水口依次通过所述滤网、所述旋流孔、所述出水口与所述渐扩段连通。

根据本实用新型一个实施例提供的核子器，所述核子器还包括：

肋板，所述肋板的第一端与所述内管道的外壁连接，所述肋板的第二端与所述外管道的内壁连接。

根据本实用新型一个实施例提供的核子器，所述肋板的数量为多个，各所述肋板均匀设置在所述内管道的周向，各所述肋板的第一端均与所述内管道的外壁连接，各所述肋板的第二端均与所述外流道的内壁连接。

根据本实用新型一个实施例提供的核子器，所述肋板为翼型肋，所述翼型肋沿流动方向设置，所述翼型肋沿流动方向的尾端截面逐渐减小。

本实用新型实施例还提供一种造雪机，该造雪机包括：核子器。核子器，包括：外管道，呈中空结构；内管道，所述内管道中设有内流道，设有进水口和出水口；所述内管道位于所述外管道中，所述内管道与所述外管道之间的间隙形成外流道；所述外流道设有进气口和外流道出口，所述外流道包括：渐缩段、喉部和渐扩段；所述进气口依次通过所述渐缩段、所述喉部、所述渐扩段与所述外流道出口连通，所述出水口与所述渐扩段连通。

本实用新型提供的核子器和造雪机，设有外管道和内管道，在内管道与外管道之间的间隙形成包括渐缩段、喉部和渐扩段的外流道，使得气体在流经渐缩段、喉部和渐扩段后能够将气体加速至超音速，而液体在超音速气体的作用下在渐扩段破碎为液滴，完成雾化过程，气体在渐扩段中发生膨胀，产生焦尔—汤姆生效应，气体温度可降至零下，促使液滴的热量向气体传递，节约能源的同时，加速了成核的过程。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型一实施例提供的核子器的侧视图；

图2是本实用新型一实施例提供的核子器的主视图；

图3是本实用新型一实施例提供的核子器的爆炸图；

图4是本实用新型一实施例提供的核子器的透视图；

图5是本实用新型一实施例提供的核子器的爆炸图；

图6是本实用新型一实施例提供的滤网的示意图；

附图标记：1、滤网；2、内管道；21、第一内管道；22、第二内管道；3、肋板；31、第一肋板；32、第二肋板；33、第三肋板；34、第四肋板；35、第五肋板；4、外流道；5、旋流孔；51、第一旋流孔；52、第二旋流孔；53、第三旋流孔；54、第四旋流孔；6、旋流区；7、出水口；8、渐扩段；9、外流道出口；10、渐缩段。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型提供一种核子器，如图1和图2所示，该核子器包括：外管道和内管道2。

其中，外管道呈中空结构。内管道2中设有内流道，设有进水口和出水口7。内管道2位于外管道中，内管道2与外管道之间的间隙形成外流道4。外流道4和内管道2相应的壁面可采用黄铜制成，外流道4设有进气口和外流道出口9。气体通过外流道4的进气注入，液体通过内管道2注入。

外流道4采用拉瓦尔喷管形式，主要包括：渐缩段10、喉部和渐扩段8，将进气口依次通过渐缩段10、喉部、渐扩段8与外流道出口9连通。渐扩段8同时连接液体和气体。作为二者的混合室，出水口7与渐扩段8连通。

该核子器在工作时，气体通过外流道4注入，液体通过内流道注入，液体在出水口7产生液膜。遵循“流体在管中运动时，截面小处流速大，截面大处流速小的原理，渐缩段10作为气体的加速段，在气体流经渐缩段10时，气流不断加速。当到达喉部时，流速已经超过了音速。跨音速的流体在运动时却不再遵循“截面小处流速大，截面大处流速小”的原理，而是恰恰相反，截面越大，流速越快。因此，气流在到达喉部，经过渐扩段8时，气流在渐扩段8被进一步加速至超音速。拉瓦尔喷管实际上起到了一个流速增大器的作用，即气体则在渐缩段10进行加速，在喉部加速至当地声速，之后在渐扩段8继续加速至超声速。超声速气体与出水口7处的液膜发生相互作用，此时气液相对速度较大，气体对水的粘性力大于水的表面张力，液膜破碎成更细的液滴，完成雾化过程。

此外，由于气体在气体通道内加速至超音速的过程中，气体膨胀会吸收一部分热量，渐扩段8(混合室)内的温度将会降至零下，一部分液滴将会凝结，生成雪核。

气液混合物从外流道出口9流出后，未成核的液滴表面水分在环境中蒸发，蒸发潜热将带走大部分热量，这时液滴的温度将会降至零下，完成成核的过程。

气体膨胀过程发生在外流道4内，膨胀过程吸收的热量大部分来自核子器内的液滴，同时，外流道出口9的直径可进行适当扩展，以防止成核的液滴堵塞出口。

本实用新型提供的核子器，设有外管道和内管道，在内管道与外管道之间的间隙形成包括渐缩段、喉部和渐扩段的外流道，使得气体在流经渐缩段、喉部和渐扩段后能够将气体加速至超音速，而液体在超音速气体的作用下在渐扩段破碎为液滴，完成雾化过程，气体在渐扩段中发生膨胀，产生焦尔—汤姆生效应，气体温度可降至零下，促使液滴的热量向气体传递，节约能源的同时，加速了成核的过程。

如图1至图5所示，内管道2包括：第一内管道21和第二内管道22。第一内管道21设有进水口和旋流孔5。第二内管道22套接在第一内管道21外，第二内管道22上设有出水口7，第一内管道21和第二内管道22之间在与旋流孔5对应处设有的间隙形成旋流区6。进水口依次通过旋流孔5、旋流区6与出水口7连通。由此，在进水口注入液体后，液体在旋流孔5的作用下在旋流区6产生旋流，由于旋流离心力的作用，液体在出水口7处变为液膜。

为保证旋流效果，第一内管道21上一般设有多个旋流孔5。需要说明的是，旋流孔5的数量可根据具体情况进行调整。多个旋流孔5沿第一内管道21的周向均匀布置。

具体地，本实施例中，设有4个直径为0.2mm的旋流孔5，分别为第一旋流孔51、第二旋流孔52、第三旋流孔53和第四旋流孔54。旋流孔5与第一内管道21的轴线呈夹角设置，例如各旋流孔5的轴线均与第一内管道21轴线成60°夹角，水经过第一旋流孔51、第二旋流孔52、第三旋流孔53和第四旋流孔54，会在旋流区6中产生旋流，由于旋流离心力的作用，驱使液体在旋流区6旋转，从而液体内管道2的出水口7处变为液膜，随后在超音速气体的作用下，在渐扩段8(混合室)破碎为液滴。

现有核子器液体达到一定速度时，会在液体通道内发生空化现象，内管道2的内壁产生汽蚀，降低核子器的寿命。为解决上述问题，可在内管道2的出水口7之前采用符合流体流型的圆弧处理，减小液体空化造成的汽蚀。

本实施例中，第一内管道21的外壁上设有外螺纹，第二内管道22的内壁上设有与外螺纹适配的内螺纹，第一内管道21通过外螺纹和内螺纹嵌套在第二内管道22中。

其中，外螺纹可设置在第一内管道21的部分外壁上，或整个第一内管道21的外壁上。相应地，内螺纹设置在第二内管道22的部分内壁上，或整个第二内管道22的内壁上。通过第一内管道21和第二内管道22的嵌套，第一内管道21可牢固地固定在第二内管道22中。

如图1至图6所示，内管道2还包括：滤网1。滤网1套设在第一内管道21中，滤网1一般位于进水口附近，滤网1可安置在内管道2的六边形的进气口，使得进水口依次通过滤网1、旋流孔5、出水口7与渐扩段8连通。滤网1用于过滤掉水中的不溶物质，防止堵塞核子器。

为便于内管道2和外流道4的支撑，核子器还包括：肋板3。肋板3的第一端与内管道2的外壁连接，肋板3的第二端与外流道4的内壁连接，从而肋板3支撑在内管道2和外流道4上，有效保证结构的稳定性。

肋板3可采用翼型肋，翼型肋沿气体的流动方向设置，且翼型肋沿流动方向的尾端截面逐渐减小，通过设置翼型肋，在保证结构稳定性的同时，减少涡的产生，降低湍动能的耗散。

本实施例中，肋板3的数量为多个，分别为第一肋板31、第二肋板32、第三肋板33、第四肋板34和第五肋板35。各肋板3均匀设置在内管道2的周向，各肋板3的第一端均与内管道2的外壁连接，各肋板3的第二端均与外流道4的内壁连接。

在一个具体的实施例中，如图1至图6所示，气体通过外流道4注入，液体通过内流道注入，水在经过滤网1过滤不溶颗粒后，进入内流道，从尾部旋流孔5流出，在旋流区6产生旋流，由于旋流的离心力，在出水口7处产生液膜。气体则在渐缩段10进行加速，在喉部加速至当地声速，之后在渐扩段8继续加速至超声速。超声速气体与出水口7处的液膜发生相互作用，此时气液相对速度较大，气体对水的粘性力大于水的表面张力，液膜破碎成更细的液滴，完成雾化过程。由于气体在气体通道内加速至超音速的过程中，气体膨胀会吸收一部分热量，渐扩段8(混合室)内的温度将会降至零下，一部分液滴将会凝结，生成雪核。气液混合物从外流道出口9流出后，未成核的液滴表面水分在环境中蒸发，蒸发潜热将带走大部分热量，这时液滴的温度将会降至零下，完成成核的过程。

本实用新型实施例还提供一种造雪机，该造雪机包括：核子器。该核子器包括：外管道和内管道2。其中，外管道呈中空结构。内管道中设有内流道，内流道设有进水口和出水口7。内管道2位于外管道中，内管道2与外管道之间的间隙形成外流道4。外流道4和内管道2相应的壁面可采用黄铜制成，外流道4设有进气口和外流道出口9。气体通过外流道4的进气注入，液体通过内管道2注入。外流道4采用拉瓦尔喷管形式，主要包括：渐缩段10、喉部和渐扩段8，将进气口依次通过渐缩段10、喉部、渐扩段8与外流道出口9连通。渐扩段8同时连接液体和气体。作为二者的混合室，出水口7与渐扩段8连通。

该造雪机在工作时，气体通过外流道4注入，液体通过内流道注入，液体在出水口7产生液膜。遵循“流体在管中运动时，截面小处流速大，截面大处流速小的原理，渐缩段10作为气体的加速段，在气体流经渐缩段10进行加速，在喉部加速至当地声速，之后在渐扩段8继续加速至超声速。超声速气体与出水口7处的液膜发生相互作用，此时气液相对速度较大，气体对水的粘性力大于水的表面张力，液膜破碎成更细的液滴，完成雾化过程。由于气体在气体通道内加速至超音速的过程中，气体膨胀会吸收一部分热量，渐扩段8(混合室)内的温度将会降至零下，一部分液滴将会凝结，生成雪核。气液混合物从外流道出口9流出后，未成核的液滴表面水分在环境中蒸发，蒸发潜热将带走大部分热量，这时液滴的温度将会降至零下，完成成核的过程。

本实用新型实施例提供的造雪机，由于设有上述核子器，使得膨胀过程发生在核子器内部，而且膨胀过程吸收的热量大部分来自于核子器内的液滴，节约能源的同时，加速了成核的过程。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种核子器，其特征在于，包括：

外管道，呈中空结构；

内管道，所述内管道中设有内流道，设有进水口和出水口；所述内管道位于所述外管道中，所述内管道与所述外管道之间的间隙形成外流道；所述外流道设有进气口和外流道出口，所述外流道包括：渐缩段、喉部和渐扩段；所述进气口依次通过所述渐缩段、所述喉部、所述渐扩段与所述外流道出口连通，所述出水口与所述渐扩段连通。

2.根据权利要求1所述的核子器，其特征在于，所述内管道包括：

第一内管道，所述第一内管道上设有所述进水口和旋流孔；

第二内管道，所述第二内管道套接在所述第一内管道外，所述第二内管道上设有所述出水口，所述第一内管道和所述第二内管道之间在与所述旋流孔对应处设有间隙形成旋流区；所述进水口依次通过所述旋流孔、所述旋流区与所述出水口连通。

3.根据权利要求2所述的核子器，其特征在于，所述旋流孔设有多个，多个所述旋流孔沿所述第一内管道的周向均匀布置。

4.根据权利要求2所述的核子器，其特征在于，所述旋流孔与所述第一内管道的轴线呈夹角设置。

5.根据权利要求3所述的核子器，其特征在于，所述第一内管道上设有外螺纹，所述第二内管道上设有与所述外螺纹适配的内螺纹，所述第一内管道通过所述外螺纹和所述内螺纹嵌套在所述第二内管道中。

6.根据权利要求3所述的核子器，其特征在于，所述内管道还包括：

滤网，所述滤网设在所述第一内管道中，所述进水口依次通过所述滤网、所述旋流孔、所述出水口与所述渐扩段连通。

7.根据权利要求1所述的核子器，其特征在于，所述核子器还包括：

肋板，所述肋板的第一端与所述内管道的外壁连接，所述肋板的第二端与所述外管道的内壁连接。

8.根据权利要求7所述的核子器，其特征在于，所述肋板的数量为多个，各所述肋板均匀设置在所述内管道的周向，各所述肋板的第一端均与所述内管道的外壁连接，各所述肋板的第二端均与所述外流道的内壁连接。

9.根据权利要求7所述的核子器，其特征在于，所述肋板为翼型肋，所述翼型肋沿流动方向设置，所述翼型肋沿流动方向的尾端截面逐渐减小。

10.一种造雪机，其特征在于，所述造雪机包括：如权利要求1-9中任一项所述的核子器。

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