CN219775843U - 低阻高流量均匀性的分集水器 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种低阻高流量均匀性的分集水器，包括：主管、多个支管；支管成对且对称设置于主管两相对侧壁上，并与主管相连通；支管与主管成夹角为30～50°；支管与直管的一侧设置倒角，倒角为主管一侧相邻支管间距的1倍。该分集水器通过改变支管与主体的连接方式，达到减阻降噪，平衡各支管流量的目的。

Description

低阻高流量均匀性的分集水器

技术领域

本申请涉及给排水空调供暖技术领域，特别是一种低阻高流量均匀性的分集水器。

背景技术

分集水主要应用于太阳能、供暖系统中。具体结构参见图1，由图1可见，现有常用集水器包括：用于进水的主管和多个用于出水的支管，各支管一端分别与主管同一侧壁相连通，各支管的直径小于主管直径。支管将主管流入的热传导介质向各支管连通的用户部件传输。

现有分集水器不节能，为了实现“大流量，小温差”的工作特点，不仅浪费热量，还浪费电能。

分集水器受制于运用场景和空间要求，整体体积无法过大，导致现有分集水器在管路系统中主要通过阀门控制系统阻力平衡，通过增加阻力来克服阻力不平衡的问题例如CN 201821870442.1中公开的分集水器构件及组合式分集水器。

现有分集水器结构无法有效降低能耗，还会影响流量。本发明提供的分集水器既满足流量均匀，同时降低系统的阻力，既有利于减省造价也有利于使用调节。

实用新型内容

本申请针对上述技术问题提供了一种低阻高流量均匀性的分集水器，该分集水器既满足流量均匀，同时降低系统阻力，既有利于减省造价也有利于使用调节。

本申请提供了一种低阻高流量均匀性的分集水器，包括：主管、多个支管；支管成对且对称设置于主管两相对侧壁上，并与主管相连通；支管与主管成夹角为30～50°；

支管与直管的一侧设置倒角，倒角为主管一侧相邻支管间距的1倍。

优选地，主管的侧壁上设置至多4根支管。

优选地，任两支管对称分设于主管两侧壁上；支管的一端与主管相连通，另一端斜向主管外斜向延伸设置。

优选地，支管与主管成50°夹角。

优选地，主管外对称设置4根支管。

优选地，支管包括：直管段和弯管段；弯管段一端与主管相连通，弯管段的延伸端与直管段的一端相连通；直管段垂直主管设置。

优选地，弯管段与主管成50°夹角。

优选地，主管外对称设置4根支管。

本申请能产生的有益效果包括：

1)本申请所提供的低阻高流量均匀性的分集水器，通过改变支管与主体的连接方式，达到减阻降噪，平衡各支管流量的目的。其中分水器为对称形‘镰刀’结构，集水器为对称形‘卜’结构，能够更好的达到系统节能且同时实现不同出水管路中阻力有效调节，无需增加管路上的阻力阀门等部件，降低安装成本，增加调节手段。

2)本申请所提供的低阻高流量均匀性的分集水器，分集水器中各支管与主管的夹角为50°的对称形分集水器，时分水时各支管流量均匀性最高，管组最小。

附图说明

图1为现有分集水器主视结构示意图；

图2为本申请提供的支管与主管夹角示意图；

图3为本申请提供的对称性‘卜’形集水器主视结构示意图；

图4为本申请提供的对称形‘镰刀’形分水器立体结构示意图；

图5为本申请提供的仿生设计分集水器各方案中4支管出液口的流量不均匀系数结果折线图；

图6为本申请提供的仿生设计分集水器各方案中4支管进液口的流量不均匀系数结果折线图；

图7为本申请提供的仿生设计分集水器系统的各方案中分水器的结果图；

图8为本申请提供的仿生设计分集水器系统的各方案中集水器的结果图；

本申请中分水器是指支管延伸端为出口，主管的一端为进口的结构；集水器为各支管的延伸端为进口，主管的一端为出口的结构；

图例说明：

1、出口1；2、进口；11、主管；21、支管。

具体实施方式

为使本实用新型实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施方式中的附图，对本实用新型实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本实用新型一部分实施方式，而不是全部的实施方式。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施方式的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施方式。基于本实用新型中的实施方式，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方式，都属于本实用新型保护的范围。

本申请中未详述的且并不用于解决本申请技术问题的技术手段，均按本领域公知常识进行设置，且多种公知常识设置方式均可实现。

参见图2～4，本申请提供的低阻高流量均匀性的分集水器，包括：主管11、多个支管21；支管21的一端与主管11侧壁相连通，支管21成对且对称设置于主管11两相对侧壁上。支管21与主管11成夹角设置夹角为30～50°。支管21与直管的一侧设置倒角，倒角为主管11一侧且相邻的支管21的间距的1倍。

该结构的分集水器，在使用时，能获得较低的管阻和较高的各管内流量均匀性，在不增加管组上阀门数量的情况下，即可实现低阻高流量均匀性的效果，有效提高分集水器的安装效率、降低控制难度，降低使用中液体在其中的流动能耗。

在一具体实施例中，分集水器包括：主管11、多个支管21；各支管21对称设置于主管11两侧壁上，并与主管11相连通；任两支管21对称分设于主管11两侧。支管21包括：延伸段和弯管段；延伸段为直管，直管与主管11垂直设置，并通过直管的一端与弯管段的一端相连通；弯管段的另一端与主管11相连接。弯管段与主管11所成夹角为50°。该结构的分水管分水时，管组系统内阻力较小且各支管21内流量较均匀。优选地，该结构的分集水器作为分水器使用时，效果最优。作为分水器使用时，各支管21的延伸端为液体的出口1，主管11远离支管21的一端为进口2。

作为分水器使用时，主管11的一端为进水端，各支管21的延伸端口均为出水口，实现分液的目的。

在一具体实施例中，水器上最多设置4根支管21。

在一具体实施例中，分集水器包括：主管11、多个支管21；各支管21对称设置于主管11两侧壁上，并与主管11相连通，各支管21相对主管11倾斜设置，各支管21均与主管11成50°夹角。支管21两两一组对称设置于主管11的两侧，该组内支管21与主管11的连接处相对设置于主管11两侧。支管21的一端为固定端，另一端斜向主管11外延伸设置。优选地，该结构的分集水器作为集水器使用时，效果最优。作为集水器使用时，各支管21的延伸端为液体的进口2，主管11远离支管21的一端为出口1。

作为集水器使用时，集水器的支管21延伸端为进液口，主管11远离支管21的一端为出液口。

在一具体实施例中，主管11与直管连接处的最佳倒角建议为1倍管间距最佳。得到对称形分集水器的最佳夹角为50°，但随着支管21数的增加，对称树形结构阻力逐渐增加，且需要占据更大的空间，故而该种分集水器支管21数小于等于4。

本申请提供的分集水器为从多个根据仿生学原理设计的分集水器中筛选得到，具体筛选方法参见：

本实施例中采用仿生方法设计得到的支管为4的分集水器作为研究对象。所选研究对象的入口管径均为40mm，出水管径均为25mm。研究对象的入口物质流速选择0.5m/s，分别通过模拟求取新型分集水器的流量均匀性以及减阻率。

具体步骤如下：

步骤S1：通过软件(如UG软件)建立待选型的方案1～6及原始待改进分集水器的三维模型；

步骤S2：通过流体模拟软件ANSYS对各分集水器模型进行离散网格化处理；

步骤S3:对各分集水器模型，采用基于Pressure based求解的(k-o)SST湍流模型并结合simple算法，求解连续性方程和N-S动量方程偏微分方程组，得到各分集水器内部稳态湍流速度场U(x,y,z)、压力场P(x,y,z)；

步骤S4：根据各分集水器的速度场U(x,y,z)、压力场P(x,y,z)系统求解连续性方程和N-S动量方程偏微分方程组得到各分集水器的系统全压；

本实施例中所处理各样本的出口边界条件均采用压力出口，设置压力为标准大气压，在未知管路的压力损失的情况下，设置为标准大气压不影响分水器的流动特性研究。

求取各分集水器的系统全压和减阻率，其中减阻率按下式计算：

其中η表示分集水器减阻率；P(Pa)表示各方案的分集水器入口全压；此处的入口全压根据步骤S3中所得压力场和速度场数据，采用连续性方程和N-S动量方程偏微分方程组计算得到；P₀(Pa)表示如图1所示原始模型(待优化)分集水器入口全压值，该全压值根据步骤S3中所得该模型的压力场和速度场数据，采用连续性方程和N-S动量方程偏微分方程组计算得到；所得结果如图6。

根据图7～8，中所得结果可筛选出，具有较好减阻率的分集水器方案。步骤5：按下式分别求取各分集水器的流量不均匀系数： 其中，Q_i(kg/s)表示每个支管的流量(i＝1,2,3…n)该流量通过用步骤S3中所得压力场、速度场，代入连续性方程和N-S动量方程偏微分方程组求解得到，/>表示各支管进口的平均流量，为仿真设定值，Q(kg/s)表示总管进口流量，为仿真设定值，n表示支管数，β表示每个支管的流量不均匀系数(i＝1,2,3…n)，γ_i表示每个支管的流量偏差(i＝1,2,3…n)；

本实施例中，Q为仿真设定值，计算得到，β_i为结果0.6～1.3；γ_i结果为-15％～21％；所得结果具体参见图5～6所示。

根据图5～8所得结果，可以在各待筛选方案找获得，减阻率最高且流量不均匀系数最小的方案，从而完成对现有多个分集水器的准确选型。

通过仿真模拟和计算处理得到如图3～4所示分水器、集水器，其中分水器的流量不均匀系数如图5～6所示，减阻率如图7～8所示，由图可见，如图3～4所示结构的分集水器各项性最优。

由于上述方法中筛除的其他分集水器结构并不具有较好效果，且不属于本申请请求保护的对象，故不在本申请中累述，具体结构可参见本申请人同日申请的发明《低阻力高分流均匀性分集水器选型方法及其装置》。

尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，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,凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种低阻高流量均匀性的分集水器，其特征在于，包括：主管、多个支管；支管成对且对称设置于主管两相对侧壁上，并与主管相连通；支管与主管成夹角为30～50°；

支管与直管的一侧设置倒角，倒角为主管一侧相邻支管间距的1倍。

2.根据权利要求1所述的低阻高流量均匀性的分集水器，其特征在于，主管的侧壁上设置至多4根支管。

3.根据权利要求1所述的低阻高流量均匀性的分集水器，其特征在于，任两支管对称分设于主管两侧壁上；支管的一端与主管相连通，另一端斜向主管外斜向延伸设置。

4.根据权利要求3所述的低阻高流量均匀性的分集水器，其特征在于，支管与主管成50°夹角。

5.根据权利要求3所述的低阻高流量均匀性的分集水器，其特征在于，主管外对称设置4根支管。

6.根据权利要求1所述的低阻高流量均匀性的分集水器，其特征在于，支管包括：直管段和弯管段；弯管段一端与主管相连通，弯管段的延伸端与直管段的一端相连通；直管段垂直主管设置。

7.根据权利要求6所述的低阻高流量均匀性的分集水器，其特征在于，弯管段与主管成50°夹角。

8.根据权利要求6所述的低阻高流量均匀性的分集水器，其特征在于，主管外对称设置4根支管。