[发明专利]一种改善流量分配均匀性的平行冷却通道

说明书

本发明公开了一种进口集液腔，包括内腔封闭的本体，本体在水平面投影为：前端为一直线，后端为左右对称、且由前到后的阶梯状折线；本体后端的折线上沿其走向分布设置有多个出液口；本体的上表面前端竖直设置有进液管。改善了通道的流量分配特性，使冷却区域的温度分布趋于均匀，从而避免由于热应力导致的部件失效的改善流量分配均匀性。

技术领域

本发明属于换热器技术领域，具体涉及一种改善流量分配均匀性的平行冷却通道。

背景技术

平行通道的流量分配特性对换热装置的传热效率有十分重要的影响，而在实际工程应用中，随着通道数量的增加，各通道的流量分配不均匀性也随之增加，导致总体换热效率降低，甚至个别通道流量减小引起局部高温超限，造成换热装置的损毁。在换热装置设计过程中，受到相对位置以及装置进出口数量的限制，流体进出口集管的数量一般比平行冷却通道数量要少得多，流体进入进口集液腔后，受到集液腔形状以及平行支管的影响，沿程方向出现大量漩涡，流动阻力增大，使得远端支管冷却剂流量远远小于近端支管的质量流量。

目前常见的平行冷却通道布局方式有U型、Z型、I型、C型等，在航天发动机的再生冷却系统中，常采用I型布局，其流量分配沿进口中心面呈对称型分布，靠近进口集管处的支管的流量比远端支管要大得多。关于优化换热器通道内分配均匀的研究很多，像文献《Diffusers-flow phenomena and design》(Department of mechanical engineering,Stanford University,Stanford,Calif.,1978)，研究了在输入口中使用挡板或孔板，可使换热器进口处的流量分配更加均匀，提到对于穿孔板，其中心区的孔径应该小，随着离中心距离的增大而逐渐增大孔口直径。像专利《CN202792697U》设计了一种方案：输入管送来流体先进入到流体分配管，再由流体喷射小孔喷出到入口集流管与扁管相通的腔体中。其通过流体分配管能够同时向远端扁管和近端扁管喷射流体，平衡了远端与近端扁管之间的冷媒阻力，改善了远端扁管与近端扁管的冷媒分配的均匀性，从而提高平行流换热器的换热性能。像专利《CN101568792A》在进口集管内设置了插入件，该插入件具有多个开口，用于改善各个通道的流量分配特性。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种改善了通道的流量分配特性，使冷却区域的温度分布趋于均匀，从而避免由于热应力导致的部件失效的改善流量分配均匀性的平行冷却通道。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是，

本发明还公开了一种改善流量分配均匀性的平行冷却通道，包括上述的进口集液腔组，还包括出口集液腔组，出口集液腔组开设在冷却腔体的出液端的腔壁内部，进口集液腔组的进口集液腔与出口集液腔组的出口集液腔的个数相一致，且对应的进口集液腔的出液口和出口集液腔的进液口之间通过多个平行设置的冷却通道相连通。

该进口集液腔组包括上述的多个内腔封闭的进口集液腔；多个进口集液腔的左右侧端依次相通，并排列形成一环状体。进口集液腔在水平面投影为：前端为一直线，后端为左右对称、且由前到后的阶梯状折线；进口集液腔后端的折线上沿其走向分布设置有多个出液口；进口集液腔的上表面前端竖直设置有进液管。

进一步地，该进口集液腔开设在待冷却腔体的进液端的腔壁内部。

进一步地，该进口集液腔的上、下表面均为向上凸起的光滑圆弧面，且进液管位于进口集液腔的中心对称线上。

进一步地，该冷却通道设置于待冷却腔体的腔壁内部。

进一步地，该一个进口集液腔和一个出口集液腔之间连通的多个冷却通道满足以下条件：以设置于进口集液腔的中心对称线的冷却通道的宽度为基础，其两侧的冷却通道均依次相对于前一冷却通道以等比因子q减小，其中：q<1。

进一步地，该对应的一个进口集液腔和一个出口集液腔中，相邻冷却通道的长度相差X。