本發(fā)明涉及管道冷卻技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種水冷管道結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)：

燃?xì)廨啓C(jī)是以連續(xù)流動(dòng)的氣體為工質(zhì)帶動(dòng)葉輪高速旋轉(zhuǎn)，將燃料的能量轉(zhuǎn)變?yōu)橛杏霉Φ膬?nèi)燃式動(dòng)力機(jī)械，是典型的高新技術(shù)密集型產(chǎn)品。燃?xì)廨啓C(jī)的三大部件為燃燒室、壓氣機(jī)和渦輪，燃燒室的性能會(huì)直接影響燃?xì)廨啓C(jī)的總體性能。燃燒室出口燃?xì)鉁囟韧ǔ６荚?000k以上，目前，推比級(jí)別為10的航空發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室出口燃?xì)馄骄鶞囟燃s1850k，推比級(jí)別更高的發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室出口溫度高達(dá)2000k以上。然而常用的不銹鋼管道承受的溫度往往不超過(guò)1000k，高溫合金一般承受溫度大概在1500k左右，故試驗(yàn)研制過(guò)程中往往需要對(duì)燃燒室燃?xì)獬隹诙芜M(jìn)行冷卻。

現(xiàn)有的管道冷卻方式一般為水冷結(jié)構(gòu)，該水冷結(jié)構(gòu)為中空的雙層圓柱換熱水管，換熱流體(常用的是水)流動(dòng)沒(méi)有方向性，容易產(chǎn)生流動(dòng)換熱死角，影響換熱冷卻效果，并且冷卻水套和燃燒室管道溫度不均勻，從而導(dǎo)致開(kāi)裂、氣蝕現(xiàn)象。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供了一種水冷管道結(jié)構(gòu)，以減少水冷換熱過(guò)程中的換熱死角，使得冷卻水套和燃燒室管道溫度更為均勻，從而提高換熱冷卻效果，并減少管道開(kāi)裂、氣蝕情況的發(fā)生。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供以下技術(shù)方案：

一種水冷管道結(jié)構(gòu)，包括外筒和內(nèi)筒形成的雙層管道，以及設(shè)置于雙層管道兩端的進(jìn)水管、出水管和兩個(gè)管道連接件，其中，所述外筒和內(nèi)筒之間的間隙與進(jìn)水管、出水管構(gòu)成了換熱通道，所述換熱通道內(nèi)設(shè)置有導(dǎo)流構(gòu)件。

可選的，所述導(dǎo)流構(gòu)件包括多個(gè)間隔且交錯(cuò)設(shè)置的圓環(huán)形擋板，即相鄰兩個(gè)圓環(huán)形擋板分別固定于外筒或內(nèi)筒筒壁。

可選的，所述導(dǎo)流構(gòu)件為螺旋型導(dǎo)流條。

進(jìn)一步的，所述螺旋型導(dǎo)流條截面為圓形且截面半徑等于所述外筒和內(nèi)筒筒壁間距。

進(jìn)一步的，所述進(jìn)水管和出水管分別設(shè)置于所述外筒兩端的外側(cè)面。

進(jìn)一步的，所述進(jìn)水管和出水管與外筒軸線(xiàn)方向呈40～60度，且所述進(jìn)水管和出水管的軸線(xiàn)正對(duì)所述管道連接件。

進(jìn)一步的，所述進(jìn)水管和出水管均與外筒焊接。

進(jìn)一步的，所述管道連接件為法蘭連接件。

進(jìn)一步的，所述進(jìn)水管截面積大于所述出水管截面積。

進(jìn)一步的，所述內(nèi)筒和導(dǎo)流構(gòu)件的材質(zhì)為不銹鋼。

采用本發(fā)明實(shí)施例提供的水冷管道結(jié)構(gòu)，外筒和內(nèi)筒之間的間隙與進(jìn)水管、出水管構(gòu)成了換熱通道，且換熱通道內(nèi)設(shè)置有導(dǎo)流構(gòu)件，導(dǎo)流構(gòu)件引導(dǎo)換熱通道中的換熱流體(一般為水)規(guī)范流動(dòng)，從而減少水冷換熱過(guò)程中的換熱死角，使得冷卻水套和燃燒室管道溫度更為均勻，提高水冷換熱冷卻效果，并減少管道開(kāi)裂、氣蝕情況的發(fā)生。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的水冷管道結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明一具體實(shí)施例提供的水冷管道結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明另一具體實(shí)施例提供的水冷管道結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本發(fā)明另一具體實(shí)施例提供的水冷管道結(jié)構(gòu)的導(dǎo)流構(gòu)件示意圖。

附圖標(biāo)記：

1-外筒

2-內(nèi)筒

3-進(jìn)水管

4-出水管

5-管道連接件

6-導(dǎo)流構(gòu)件

12-換熱通道

61-圓環(huán)形擋板

62-螺旋型導(dǎo)流條

具體實(shí)施方式

為減少水冷換熱過(guò)程中的換熱死角，使得冷卻水套和燃燒室管道溫度更為均勻，從而提高換熱冷卻效果，并減少管道開(kāi)裂、氣蝕情況的發(fā)生，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種水冷管道結(jié)構(gòu)。為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，以下舉實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。

參考圖1、圖2和圖3，本發(fā)明實(shí)施例提供的水冷管道結(jié)構(gòu)，包括外筒1和內(nèi)筒2形成的雙層管道，以及設(shè)置于雙層管道兩端的進(jìn)水管3、出水管4和兩個(gè)管道連接件5，其中，外筒1和內(nèi)筒2之間的間隙與進(jìn)水管3、出水管4構(gòu)成了換熱通道12，換熱通道12內(nèi)設(shè)置有導(dǎo)流構(gòu)件6。

本發(fā)明實(shí)施例提供的水冷管道結(jié)構(gòu)，外筒和內(nèi)筒之間的間隙與進(jìn)水管、出水管構(gòu)成了換熱通道，且換熱通道內(nèi)設(shè)置有導(dǎo)流構(gòu)件，導(dǎo)流構(gòu)件引導(dǎo)換熱通道中的換熱流體規(guī)范流動(dòng)，從而減少水冷換熱過(guò)程中的換熱死角，使得冷卻水套和燃燒室管道溫度更為均勻，提高水冷換熱冷卻效果，并減少管道開(kāi)裂、氣蝕情況的發(fā)生。

其中，換熱流體在換熱通道中流動(dòng)并與內(nèi)筒壁之間進(jìn)行熱交換達(dá)到水冷換熱的目的。換熱流體的選擇為具有較大比熱容的流體材料，包括水、油或汞等非易燃易爆液體?？紤]到熱穩(wěn)定性、比熱容、獲取難易程度、成本等因素，本發(fā)明實(shí)施例優(yōu)選采用水作為換熱流體。

在本發(fā)明一具體實(shí)施例中，如圖2所示，該水冷管道結(jié)構(gòu)包括外筒1和內(nèi)筒2形成的雙層管道，以及設(shè)置于雙層管道兩端的進(jìn)水管3、出水管4和兩個(gè)管道連接件5，其中，外筒1和內(nèi)筒2之間的間隙與進(jìn)水管3、出水管4構(gòu)成了換熱通道12，換熱通道12內(nèi)設(shè)置有導(dǎo)流構(gòu)件6。水冷管道結(jié)構(gòu)的換熱通道12中的導(dǎo)流構(gòu)件6包括多個(gè)間隔且交錯(cuò)設(shè)置的圓環(huán)形擋板61，相鄰兩個(gè)圓環(huán)形擋板61分別固定于外筒1或內(nèi)筒2筒壁。間隔且交錯(cuò)設(shè)置的多個(gè)圓環(huán)形擋板使得換熱流體在換熱通道中流動(dòng)的時(shí)候會(huì)遇到阻礙，從而促進(jìn)換熱流體的流動(dòng)，只能從圓環(huán)形擋板與外筒或內(nèi)筒筒壁之間的間隙通過(guò)，并且在換熱通道中產(chǎn)生湍流，使得換熱通道內(nèi)的換熱流體都進(jìn)行流通，從而提高換熱冷卻效果，并減少管道開(kāi)裂、氣蝕情況的發(fā)生。另一方面，圓環(huán)形擋板還變相的提高了換熱流體在進(jìn)行熱交換時(shí)的散熱面積，進(jìn)一步提高換熱冷卻效率。氣蝕又稱(chēng)空蝕，為流體在高速流動(dòng)和壓力變化條件下，與流體接觸的金屬表面發(fā)生洞穴狀腐蝕破壞的現(xiàn)象。

在本發(fā)明該具體實(shí)施例中，參考圖2，優(yōu)選將進(jìn)水管3和出水管4分別設(shè)置于外筒1兩端的外側(cè)面。進(jìn)水口和出水口設(shè)置于外筒兩端，能夠使得進(jìn)水口進(jìn)入換熱通道的換熱流體流經(jīng)進(jìn)水管和出水管之間的絕大段管體，從而提高換熱效率；進(jìn)水口和出水口設(shè)置于外筒外側(cè)面能夠遠(yuǎn)離內(nèi)筒筒壁這個(gè)換熱界面，從而保證換熱流體進(jìn)出換熱通道時(shí)的順暢。進(jìn)一步的，參考圖2，進(jìn)水管3和出水管4與外筒1軸線(xiàn)方向呈40～60度，且進(jìn)水管3和出水管4的軸線(xiàn)正對(duì)管道連接件5。該構(gòu)造能夠使得進(jìn)水口的換熱流體在進(jìn)入換熱通道時(shí)直接流經(jīng)沖刷管道連接件，從而大幅度降低水冷管道結(jié)構(gòu)和兩端的管道連接件的溫度，并在兩端的換熱流體死角處產(chǎn)生一定強(qiáng)度的湍流，從而提高換熱冷卻效果。

在本發(fā)明另一具體實(shí)施例中，如圖3所示，該水冷管道結(jié)構(gòu)包括外筒1和內(nèi)筒2形成的雙層管道，以及設(shè)置于雙層管道兩端的進(jìn)水管3、出水管4和兩個(gè)管道連接件5，其中，外筒1和內(nèi)筒2之間的間隙與進(jìn)水管3、出水管4構(gòu)成了換熱通道12，換熱通道12內(nèi)設(shè)置有導(dǎo)流構(gòu)件6。該導(dǎo)流構(gòu)件6為螺旋型導(dǎo)流條62。螺旋型導(dǎo)流條在換熱通道內(nèi)規(guī)劃出一條螺旋型的換熱流體通道，從而使得換熱通道內(nèi)的換熱流體有規(guī)律地流動(dòng)換熱，從而提高換熱效率。另一方面，螺旋型導(dǎo)流條還變相的提高了換熱流體在進(jìn)行熱交換時(shí)的散熱面積，進(jìn)一步提高換熱冷卻效率。

在本發(fā)明另一優(yōu)選的實(shí)施例中，如圖3和圖4所示，螺旋型導(dǎo)流條62截面為圓形且截面半徑等于外筒1和內(nèi)筒2筒壁間距。螺旋導(dǎo)流條將外筒和內(nèi)筒之間的間隙完全填充，從而增大換熱流體流動(dòng)壓力和流動(dòng)速度，進(jìn)一步提高換熱效率。

更進(jìn)一步的，參考圖3，優(yōu)選將進(jìn)水管3和出水管4分別設(shè)置于外筒1兩端的外側(cè)面。進(jìn)水口和出水口設(shè)置于外筒兩端，能夠使得進(jìn)水口進(jìn)入換熱通道的換熱流體流經(jīng)進(jìn)水管和出水管之間的絕大段管體，從而提高換熱效率；進(jìn)水口和出水口設(shè)置于外筒外側(cè)面能夠遠(yuǎn)離內(nèi)筒筒壁這個(gè)換熱界面，從而保證換熱流體進(jìn)出換熱通道時(shí)的順暢。參考圖3，還可優(yōu)選進(jìn)水管3和出水管4與外筒1軸線(xiàn)方向呈40～60度，且進(jìn)水管3和出水管4的軸線(xiàn)正對(duì)管道連接件5。該構(gòu)造能夠使得進(jìn)水口的換熱流體在進(jìn)入換熱通道時(shí)直接流經(jīng)沖刷管道連接件，從而大幅度降低水冷管道結(jié)構(gòu)和兩端的管道連接件的溫度，并在兩端的換熱流體死角處產(chǎn)生一定強(qiáng)度的湍流，從而提高換熱冷卻效果。

在本發(fā)明又一具體實(shí)施例中，進(jìn)水管和出水管均與外筒焊接。進(jìn)水管和出水管均與外筒焊接能夠保證換熱通道良好內(nèi)的氣密性，并防止進(jìn)水管和出水管與外筒軸向的夾角角度產(chǎn)生變化影響換熱效率。進(jìn)一步的，本發(fā)明實(shí)施例中優(yōu)選進(jìn)水管截面積大于所述出水管截面積。這樣由于在出水管管口處形成節(jié)流效應(yīng)，有助于換熱流體充滿(mǎn)整個(gè)換熱通道。本發(fā)明實(shí)施例中的換熱流體還可優(yōu)選采用循環(huán)使用的方式，即從出水管流出的換熱流體經(jīng)外界冷卻之后可重新投入到進(jìn)水管循環(huán)使用，從而減少換熱流體的損耗、降低成本。

本發(fā)明實(shí)施例中不對(duì)水冷管道結(jié)構(gòu)的各部件材質(zhì)進(jìn)行具體的限定?？紤]到各部件熱穩(wěn)定性、比熱容、獲取難易程度、成本等因素，本發(fā)明實(shí)施例優(yōu)選內(nèi)筒和導(dǎo)流構(gòu)件的材質(zhì)為不銹鋼。本發(fā)明實(shí)施例中不對(duì)管道連接件的具體類(lèi)型和材質(zhì)進(jìn)行限定。參考圖1，管道連接件優(yōu)選為法蘭連接件。其材質(zhì)也優(yōu)選為不銹鋼。

顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對(duì)本發(fā)明實(shí)施例進(jìn)行各種改動(dòng)和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動(dòng)和變型在內(nèi)。