一種高溫泵散熱裝置的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種高溫泵散熱裝置，屬于水泵技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明的高溫泵散熱裝置，包括進口接管、散熱器、泵軸和出口接管；散熱器包括外環(huán)矩形槽、散熱孔、內(nèi)環(huán)矩形槽、導(dǎo)流隔板和螺旋形凹槽；散熱器的外環(huán)矩形槽、散熱孔以及內(nèi)環(huán)矩形槽分為上中下三層，且這三層結(jié)構(gòu)完全相同，呈等間距布置；散熱器的外環(huán)矩形槽與內(nèi)環(huán)矩形槽的徑向?qū)挾染嗤慌c進出口接管垂直的散熱器外環(huán)矩形槽兩側(cè)設(shè)有導(dǎo)流隔板，導(dǎo)流隔板與中心軸的連線呈V字形，夾角為15°，導(dǎo)流隔板兩側(cè)的散熱孔對稱布置；散熱器上端有螺旋形凹槽；散熱介質(zhì)是液氮；散熱器通過四個螺釘固定在泵裝置上，螺釘孔呈均勻分布；進出口接管的直徑和長度均相同。本發(fā)明結(jié)構(gòu)合理，散熱均勻，效果好。
【專利說明】
-種高溫累散熱裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明屬于水累技術(shù)領(lǐng)域，特指一種高溫累散熱裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 高溫累一般為立式累，累在工作時，溫度可高達600°C~700°C，考慮到軸上的聯(lián)軸 器可承受溫度只有80°C左右，進行高溫累的散熱系統(tǒng)設(shè)計就顯得尤為重要。由于溫差較大， 需要散熱量較大，運對散熱器系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)W及散熱介質(zhì)提出了更高的要求。目前，累類散熱 裝置的研究較為匿乏，尤其是高溫累散熱裝置的研究，在散熱器結(jié)構(gòu)設(shè)計方面缺少可W參 照的實例。如中國專利文獻記載的氣塑料累的空間支架散熱器【申請?zhí)枺?01510673048.3; 公布號：CN105275889A】設(shè)計了一種"~"字形的散熱葉片，用來平衡軸與累支架之間的溫 度，但是運種結(jié)構(gòu)散熱效果有限，不適用于高溫累的散熱。
[0003] 為此，本發(fā)明提出了一種高溫累散熱裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計，旨在為高溫累的散熱系統(tǒng) 設(shè)計提供參考。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 針對上述現(xiàn)有測量方法存在的問題，本發(fā)明旨在提供一種高溫累散熱裝置。
[0005] 為了實現(xiàn)上述目的，采用如下技術(shù)方案：
[0006] 設(shè)計一種高溫累散熱裝置，包括進口接管、散熱器、累軸和出口接管，進口接管和 出口接管分別與散熱器相連接，且進口接管和出口接管在同一軸線上，分別位于散熱器兩 側(cè)。
[0007] 所述散熱器包括外環(huán)矩形槽、散熱孔、內(nèi)環(huán)矩形槽、導(dǎo)流隔板和螺旋形凹槽；
[000引所述散熱器為=層結(jié)構(gòu)，且所述=層結(jié)構(gòu)呈等間距布置，每層均設(shè)有外環(huán)矩形槽、 散熱孔W及內(nèi)環(huán)矩形槽，散熱孔連通外環(huán)矩形槽和內(nèi)環(huán)矩形槽；
[0009] 所述導(dǎo)流隔板設(shè)在散熱器的外環(huán)矩形槽兩側(cè)，且與進出口接管垂直；
[0010] 所述螺旋形凹槽設(shè)置于散熱器的上端。
[0011] 所述散熱器的外環(huán)矩形槽與內(nèi)環(huán)矩形槽的徑向?qū)挾染嗤瑥较驅(qū)挾萣a = klD，其 中，系數(shù)ki = 0.09~0.11，D為散熱器外徑。
[0012] 為了保證散熱器內(nèi)流體的正常流動、且散熱更加均勻，與進出口接管垂直的散熱 器外環(huán)矩形槽兩側(cè)設(shè)有導(dǎo)流隔板，所述導(dǎo)流隔板與中屯、軸的連線呈V字形，夾角為15°，導(dǎo)流 隔板兩側(cè)的散熱孔對稱布置。
[0013] 為了保證散熱的均勻性，散熱器上端設(shè)有螺旋形凹槽，螺旋形凹槽的內(nèi)螺旋線的 方程為h(0)=k20A，螺旋形凹槽的外螺旋線根據(jù)內(nèi)螺旋線旋轉(zhuǎn)72°得到，其中，系數(shù)k2=12 ~13，0為螺旋線與中屯、軸的夾角。
[0014] 所述散熱器的散熱介質(zhì)是液氮。
[0015] 所述散熱器的內(nèi)環(huán)矩形槽與累軸接觸的散熱面積為A，
其中，Wi為液 氮的質(zhì)量流量，C為液氮的平均定壓比熱容，t2為熱流體的溫度，tl為冷流體的溫度，h為平均 表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)，tw為固體表面的溫度。
[0016] 所述散熱器的散熱孔直徑
其中，k3為散熱系數(shù)，k3=18~19，V為液氮平 均流速，V= 1~3m/s，W2為液氮的容積流量。
[0017] 所述的進口接管和出口接管的直徑和長度均相同，進口接管與出口接管的直徑為 (0.25~0.4) b，進口接管與出口接管的長度為（1.1~1.3)0,其中，b為散熱器高度，D為散熱 器外徑。
[0018] 安裝時，散熱器通過四個螺釘固定在累裝置上，螺釘孔呈均勻分布。
[0019] 該高溫累散熱裝置的散熱過程為:液氮依次通過進口接管、左側(cè)外環(huán)矩形槽、左側(cè) 散熱孔進入內(nèi)環(huán)矩形槽，在內(nèi)環(huán)矩形槽進行流動，與累軸進行接觸，帶走累軸的熱量，最后 通過右側(cè)散熱孔、右側(cè)外環(huán)矩形槽進入出口接管，出口接管與液氮循環(huán)裝置相連接，保證液 氮的循環(huán)利用。
[0020] 本發(fā)明的有益效果是：
[0021] (1)本發(fā)明可W保證流體流動的均勻性，并增強散熱效果，可用于高溫累的快速冷 卻。
[0022] (2)本發(fā)明散熱器頂部凹槽的設(shè)計，不僅可W降低散熱器表面的溫度，還可W與下 一級散熱器組成散熱系統(tǒng)，進一步加大散熱效果。
【附圖說明】
[0023] 圖1為本發(fā)明的散熱裝置整體示意圖；
[0024] 圖2為本發(fā)明中散熱器示意圖；
[0025] 圖3為本發(fā)明實施例的累軸散熱效果；
[0026] 圖4為本發(fā)明實施例的散熱裝置內(nèi)液氮流線圖；
[0027] 圖中：1-進口接管、2-外環(huán)矩形槽、3-散熱器、4-累軸、5-內(nèi)環(huán)矩形槽、6-螺紋孔、7- 出口接管、8-散熱孔、9-導(dǎo)流隔板、10-螺旋形凹槽。
【具體實施方式】
[0028] 下面結(jié)合附圖W及具體實施例對本發(fā)明作進一步的說明，但本發(fā)明的保護范圍并 不限于此。
[0029] 實施例：
[0030] 一臺比轉(zhuǎn)數(shù)為165的核電烙鹽累，其設(shè)計參數(shù)是:流量為300m3A，揚程為20m，轉(zhuǎn)速 為1480r/min。累軸直徑為25mm，累的運行溫度為427K。
[0031] 烙鹽累的散熱器外徑D = 450mm，高度b = 175mm，熱流體溫度t2 = 72K，冷流體的溫 度二70K,固體表面溫度tw二427K。
[0032] 如附圖1所示，進口接管和出口接管的直徑、長度均相同，根據(jù)公式，進出口接管直 徑為(0.25~0.4)b，取系數(shù)為0.32,則進出口接管直徑為56mm;進出口接管長度為（1.1~ 1.3)D，取系數(shù)為1.2，則進出口接管長度為540mm。
[0033] 如附圖1所示，散熱器的外環(huán)矩形槽與內(nèi)環(huán)矩形槽的徑向?qū)挾染嗤?，根?jù)徑向?qū)?度計算公式ba = kiD，取系數(shù)ki = 0.1，則外環(huán)矩形槽與內(nèi)環(huán)矩形槽的徑向?qū)挾萣a=17.5mm。
[0034] 散熱裝置采用液氮介質(zhì)進行散熱。
[0035] 如附圖1所示，散熱器的內(nèi)環(huán)矩形槽的散熱面積A為
其中，液氮的質(zhì) 量流量Wi = l .458g/s，液氮的平均定壓比熱容C = 2.13kjAkg ? K)，平均表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)h = 0.0646W/(m ? K)，計算可得A = 0.269m2。
[0036] 如附圖2所示，散熱器的散熱孔直徑
其中，k3取18.5,液氮平均流速V = 3m/s，液氮的容積流量恥=2 X l〇-6m^s，計算得到散熱孔直徑d= 15mm。
[0037] 如附圖2所示，與進出口接管垂直的散熱器外環(huán)矩形槽兩側(cè)設(shè)有導(dǎo)流隔板，導(dǎo)流隔 板與中屯、軸的連線呈V字形，夾角為15°，導(dǎo)流隔板兩側(cè)的散熱孔對稱布置;散熱器上端有螺 旋形凹槽，內(nèi)螺旋線的方程為h(0)=k20A，外螺旋線根據(jù)內(nèi)螺旋線旋轉(zhuǎn)72°得到，取系數(shù)k2 =12.5，0為螺旋線與中屯、軸的夾角。
[0038] 如附圖1所示，散熱器通過四個螺釘固定在累裝置上，螺釘孔呈均勻分布。液氮流 體與散熱器和累軸的換熱類型屬于強制對流換熱。該高溫累散熱裝置的散熱過程為:液氮 依次通過進口接管、左側(cè)外環(huán)矩形槽、左側(cè)散熱孔進入內(nèi)環(huán)矩形槽，在內(nèi)環(huán)矩形槽進行流 動，與累軸進行接觸，帶走累軸的熱量，最后通過右側(cè)散熱孔、右側(cè)外環(huán)矩形槽進入出口接 管，出口接管與液氮循環(huán)裝置相連接，保證液氮的循環(huán)利用。
[0039] 為了驗證散熱器結(jié)構(gòu)的合理性和散熱效果，采用CFD方法對本發(fā)明設(shè)計的散熱裝 置進行了數(shù)值計算，散熱結(jié)果和散熱裝置內(nèi)液氮流線如圖3和圖4所示，從圖中可W看出，散 熱裝置的散熱效果明顯，散熱裝置內(nèi)的流動穩(wěn)定均勻，可W滿足核電烙鹽累的散熱需求。
[0040] 所述實施例為本發(fā)明的優(yōu)選的實施方式，但本發(fā)明并不限于上述實施方式，在不 背離本發(fā)明的實質(zhì)內(nèi)容的情況下，本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠做出的任何顯而易見的改進、替換 或變型均屬于本發(fā)明的保護范圍。
【主權(quán)項】
1. 一種高溫栗散熱裝置，包括進口接管、散熱器、栗軸和出口接管，進口接管和出口接 管分別與散熱器相連接，且進口接管和出口接管在同一軸線上，分別位于散熱器兩側(cè)，其特 征在于:所述散熱器包括外環(huán)矩形槽、散熱孔、內(nèi)環(huán)矩形槽、導(dǎo)流隔板和螺旋形凹槽;所述散 熱器為三層結(jié)構(gòu)，且所述三層結(jié)構(gòu)呈等間距布置，每層均設(shè)有外環(huán)矩形槽、散熱孔以及內(nèi)環(huán) 矩形槽，散熱孔連通外環(huán)矩形槽和內(nèi)環(huán)矩形槽； 所述導(dǎo)流隔板設(shè)在散熱器的外環(huán)矩形槽兩側(cè)，且與進出口接管垂直;所述螺旋形凹槽 設(shè)置于散熱器的上端。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高溫栗散熱裝置，其特征在于:所述散熱器的外環(huán)矩形槽 與內(nèi)環(huán)矩形槽的徑向?qū)挾染嗤?，徑向?qū)挾萣 a = luD，其中，系數(shù)匕=0.09~0.11，D為散熱器 外徑。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高溫栗散熱裝置，其特征在于:所述導(dǎo)流隔板與中心軸的 連線呈V字形，夾角為15°，導(dǎo)流隔板兩側(cè)的散熱孔對稱布置。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高溫栗散熱裝置，其特征在于:所述螺旋形凹槽的內(nèi)螺旋 線的方程為h(0)=k20Ai，螺旋形凹槽的外螺旋線根據(jù)內(nèi)螺旋線旋轉(zhuǎn)72°得到，其中，系數(shù)k 2 =12~13，0為螺旋線與中心軸的夾角。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高溫栗散熱裝置，其特征在于:所述散熱器的散熱介質(zhì)是 液氮。6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種高溫栗散熱裝置，其特征在于:所述散熱器的內(nèi)環(huán)矩形槽 與栗軸接觸的散熱面積為A，，其中，Wi為液氮的質(zhì)量流量，C為液氮的平均定壓 比熱容，t2為熱流體的溫度，t為冷流體的溫度，h為平均表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)，tw為固體表面的溫 度。7. 根據(jù)權(quán)利要求5所述一種高溫栗散熱裝置，其特征在于：所述散熱器的散熱孔直徑其中，k3為散熱系數(shù)，k3 = 18~19，V為液氮平均流速，V = 1~3m/s，W2為液氮的容 積流量。8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述一種高溫栗散熱裝置，其特征在于:所述的進口接管和出口接管 的直徑和長度均相同，進口接管與出口接管的直徑為(0.25~0.4)b，進口接管與出口接管 的長度為（1.1~1.3)D，其中，b為散熱器高度，D為散熱器外徑。
【文檔編號】F04D29/58GK106050746SQ201610467323
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年6月23日
【發(fā)明人】王凱, 何相慧, 劉厚林, 談明高, 王勇, 董亮, 明加意, 呂云
【申請人】江蘇大學(xué)