【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及一種冷凝器及冷卻系統，具體涉及一種用于真空環境中高溫氣體冷卻的冷凝器及冷卻系統。
技術介紹
1、冷凝器作為蒸汽噴射器系統中高溫蒸汽、冷卻水、負載燃氣的交匯場所，其換熱效果的好壞直接影響到蒸汽噴射器的引射性能及運行效率。
2、現有冷凝器多采用直接噴水方式進行高溫蒸汽的降溫，其換熱效率較低，降溫效果較差，冷卻水溫升、高溫蒸汽溫降無法達到設計值，而且冷凝器高度按照4～6倍直徑來確定，缺乏量化理論支撐。
3、由于冷凝器換熱效率低，導致蒸汽噴射器對于冷卻水溫度敏感性較高，當夏季環境溫度高，冷卻水溫度超過某個數值時，使得蒸汽噴射器引射能力大幅下降，負載燃氣無法正常被抽吸至大氣中，導致發動機點火所需的真空度無法保證。
技術實現思路
1、本專利技術的目的是解決現有冷凝器在高溫蒸汽、冷卻水、負載燃氣之間的換熱效率較低，使得蒸汽噴射器引射能力大幅下降，負載燃氣無法正常被抽吸至大氣中，導致發動機點火所需的真空度無法保證的技術問題，而提供了一種用于真空環境中高溫氣體冷卻的冷凝器及冷卻系統。
2、為了實現上述目的，本專利技術采用如下技術方案：
3、一種用于真空環境中高溫氣體冷卻的冷凝器，其特殊之處在于：包括冷凝器本體、氣體分配部件以及多個冷卻水噴頭；
4、所述冷凝器本體上設置有進水口，底部設置有排水口，上端側壁設置有排氣口，下端側壁設置有進氣口；
5、所述氣體分配部件位于進氣口與排氣口之間，且與冷凝器本體的內壁固連；>
6、所述冷凝器本體內設置有噴頭供水管路，且噴頭供水管路通過進水口與外部冷卻水設備連接；
7、所述冷卻水噴頭設置于噴頭供水管路上。
8、進一步地，所述冷卻水噴頭包括供水蓋板、緊固件、密封墊片以及冷卻水噴注頭；
9、所述供水蓋板上端與噴頭供水管路連通，下端通過緊固件與冷卻水噴注頭連接，且供水蓋板下端與冷卻水噴注頭之間設置有密封墊片；
10、所述冷卻水噴注頭上設置有多個噴孔。
11、進一步地，所述氣體分配部件包括第一氣體分配部件和第二氣體分配部件；
12、所述第一氣體分配部件和第二氣體分配部件的流通面積a1與冷凝器的橫截面積a之比a1/a大于等于0.7；
13、所述第二氣體分配部件與第一氣體分配部件結構相同，均為格柵結構或平板開孔結構。
14、進一步地，所述第一氣體分配部件包括擋板與均勻設置于擋板上的氣流通孔；所述冷卻水噴頭采用撞擊式水噴頭；多個冷卻水噴頭呈y型沿冷凝器本體的中軸線圓周均布。
15、進一步地，所述冷凝器本體的直徑滿足以下條件：
16、d＝(4×qz×rg×t/p/v/π)1/2
17、式中：d表示冷凝器本體的直徑，單位為m；v表示蒸汽燃氣混合物的流速，單位為m/s；qz表示冷凝器本體的內部蒸汽燃氣混合物的流量，單位為kg/s；rg表示冷凝器本體的內部蒸汽燃氣混合物的氣體常數，單位為j/(kg·k)；t表示冷凝器本體的內部蒸汽燃氣混合物的溫度，單位為k；p表示冷凝器本體的內部壓力，單位為pa。
18、進一步地，所述冷凝器本體的高度滿足以下條件：
19、h＝v×t
20、式中：h表示冷凝器本體的高度，單位為m；t表示蒸汽燃氣混合物在冷凝器本體的內的停留時間，單位為s。
21、進一步地，所述冷卻水噴頭數量及其上噴孔的直徑采用以下方法計算：
22、1.1、通過下式計算冷卻水水量q：
23、
24、式中：i表示單位公斤動力蒸汽放出的熱量，單位為kj/kg；q表示動力蒸汽的流量，單位為kg/h；g表示被抽吸蒸汽燃氣混合物內可凝蒸汽流量，單位為kg/h；q'z4表示從冷凝器排出的可凝蒸汽流量，單位為kg/h；k表示冷卻水換熱修正系數；cp表示冷卻水的比熱容，單位為kj/kg/℃；△t表示冷卻水的進出水溫差，單位為℃；
25、1.2、通過以下關系確定冷凝器本體的中每層冷卻水噴頭的數量n：
26、2≤n/d≤4；
27、1.3、通過以下關系確定冷卻水噴頭的層數m：
28、0.05≤m/h≤0.2；
29、1.4、通過下式計算每層單個冷卻水噴頭的冷卻水量q1：
30、q1＝q/m/n；
31、1.5、通過下式計算每個冷卻水噴頭的冷卻水量q11：
32、q11＝q1/z
33、式中：z為冷卻水噴頭上的噴孔的數量；
34、1.6、按照下式計算冷卻水噴頭的噴孔直徑d：
35、
36、式中：c為噴孔流量系數，無量綱數；△p為噴孔壓降；ρ為冷卻水的密度。
37、同時，本專利技術還提供了一種用于真空環境中高溫氣體冷卻的冷卻系統，其特殊之處在于：包括沿氣體流向依次連接的多級冷凝單元，以及水分配器、水封池；
38、所述水分配器用于與外部冷卻水源連接，且水分配器的進口與外部冷卻水源之間的冷卻水供應管道上沿水流方向依次設置有冷卻水流量計和入口主閥；所述入口主閥的兩端并聯設置有入口旁通閥，用于平衡入口主閥兩端的水壓；
39、每級冷凝單元包括沿氣體流向依次設置的噴射器、上述用于真空環境中高溫氣體冷卻的冷凝器；噴射器的出口與對應冷凝器的進氣口連通，冷凝器的排氣口與下一級冷凝單元的噴射器入口連接；第一級冷凝單元的噴射器用于接收發生器的動力蒸汽與發動機的負載氣體并形成蒸汽燃氣混合物；最后一級冷凝單元的冷凝器排氣口通過排氣管道與大氣連通；冷凝器用于對蒸汽燃氣混合物降溫、降速，并將蒸汽燃氣混合物中的可凝固部分排進水封池；
40、所述冷凝器的進水口與水分配器的出口之間通過冷卻水入口管道連通，冷卻水入口管道上設置有供水閥和水量調節閥；冷凝器的排水口通過排水管道與水封池連接。
41、進一步地，還包括設置于排水管道與水封池之間的真空補償管道。
42、進一步地，所述冷凝單元為三級；
43、所述供水閥為遠程控制蝶閥；
44、所述入口旁通閥為蝶閥或球閥；
45、所述冷卻水流量計為電磁流量計或超聲流量計；
46、所述水量調節閥為手動蝶閥。
47、本專利技術的有益效果：
48、1、本專利技術一種用于真空環境中高溫氣體冷卻的冷凝器，通過在冷凝器本體內設置氣體分配部件與多個冷卻水噴頭，增大蒸汽燃氣混合物與冷卻水的換熱接觸面，大幅提高了換熱效率。
49、2、本專利技術一種用于真空環境中高溫氣體冷卻的冷凝器，冷凝器內部設置氣體分配部件，蒸汽燃氣混合物的氣流通過氣體分配部件后再向上與冷卻水相互混合，使進入冷凝器的蒸汽燃氣混合物在冷凝器的橫截面上分布均勻性得到大幅提高。
50、3、本專利技術一種用于真空環境中高溫氣體冷卻的冷凝器，冷卻水噴頭采用撞擊霧化的方式噴注，能夠縮小冷卻水的液滴直徑，提高了換熱系數，降低了本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種用于真空環境中高溫氣體冷卻的冷凝器，其特征在于：包括冷凝器本體(80)、氣體分配部件(83)以及多個冷卻水噴頭(84)；
2.根據權利要求1所述一種用于真空環境中高溫氣體冷卻的冷凝器，其特征在于：
3.根據權利要求1或2所述一種用于真空環境中高溫氣體冷卻的冷凝器，其特征在于：
4.根據權利要求3所述一種用于真空環境中高溫氣體冷卻的冷凝器，其特征在于：
5.根據權利要求4所述一種用于真空環境中高溫氣體冷卻的冷凝器，其特征在于，所述冷凝器本體(80)的直徑滿足以下條件：
6.根據權利要求5所述一種用于真空環境中高溫氣體冷卻的冷凝器，其特征在于，所述冷凝器本體(80)的高度滿足以下條件：
7.根據權利要求6所述一種用于真空環境中高溫氣體冷卻的冷凝器，其特征在于，所述冷卻水噴頭(84)數量及其上噴孔的直徑采用以下方法計算：
8.一種用于真空環境中高溫氣體冷卻的冷卻系統，其特征在于：包括沿氣體流向依次連接的多級冷凝單元，以及水分配器(1)、水封池(9)；
9.根據權利要8所述一種用于真空
10.根據權利要求9所述一種用于真空環境中高溫氣體冷卻的冷卻系統，其特征在于：
...【技術特征摘要】
1.一種用于真空環境中高溫氣體冷卻的冷凝器，其特征在于：包括冷凝器本體(80)、氣體分配部件(83)以及多個冷卻水噴頭(84)；
2.根據權利要求1所述一種用于真空環境中高溫氣體冷卻的冷凝器，其特征在于：
3.根據權利要求1或2所述一種用于真空環境中高溫氣體冷卻的冷凝器，其特征在于：
4.根據權利要求3所述一種用于真空環境中高溫氣體冷卻的冷凝器，其特征在于：
5.根據權利要求4所述一種用于真空環境中高溫氣體冷卻的冷凝器，其特征在于，所述冷凝器本體(80)的直徑滿足以下條件：
6.根據權利要求5所述一...
【專利技術屬性】
技術研發人員：李民民，李廣會，李宇，黨棟，趙明，李萬杰，李佳威，朱良麒，任哲，侯翰程，陳欣妍，張昊，黃鵬輝，廖云鵬，張騰飛，李冠儒，高明薈，舒伊晗，
申請(專利權)人：西安航天動力試驗技術研究所，
類型：發明
國別省市：
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