一种用于二氧化碳射流的防爆稀释扩压器制造技术

本发明专利技术涉及一种用于二氧化碳射流的防爆稀释扩压器，包括同轴设置的内壳层和外壳层，外壳层与内壳层之间具有间隙，间隙形成了冷却水通道；所述防爆稀释扩压器靠近用于供二氧化碳射流进入防爆稀释扩压器内的入口端的位置绕设有至少一个进气环；进气环远离外壳层的侧壁上设置有至少一个用于供稀释气体进入进气环内的入口，进气环靠近外壳层的侧壁上间隔设置有多个用于供进气环内的稀释气体进入防爆稀释扩压器内的进气管；内壳层的侧壁上开设有多个进气孔，进气管穿过外壳层与开设在内壳层上的进气孔连接。本发明专利技术中的防爆稀释扩压器在不对风洞流场造成较大扰动的前提下，能够对高温CO2射流进行实时稀释，达到了防止爆炸危险的目的。

An Explosion-proof Diluting Diffuser for Carbon Dioxide Jet

The invention relates to an explosion-proof dilution diffuser for carbon dioxide jet, which comprises an inner shell layer and an outer shell layer arranged in coaxial direction, and a gap between the outer shell layer and the inner shell layer forms a cooling water passage; the explosion-proof dilution diffuser is provided with at least one air intake ring near the entrance end for providing carbon dioxide jet into the explosion-proof dilution diffuser; At least one inlet for diluting gas entering the intake ring is arranged on the side wall of the outer shell layer, and a plurality of intake pipes for diluting gas entering the explosion-proof dilution diffuser are arranged at the upper interval of the side wall of the intake ring near the outer shell layer; a plurality of intake holes are arranged on the side wall of the inner shell layer, and the intake pipes are connected with the intake holes opening on the inner shell layer through the outer shell layer. \u3002 The explosion-proof dilution diffuser in the invention can dilute the high-temperature CO2 jet in real time without causing great disturbance to the wind tunnel flow field, thus achieving the purpose of preventing explosion danger.

【技术实现步骤摘要】
一种用于二氧化碳射流的防爆稀释扩压器
本专利技术属于风洞试验
，尤其涉及一种用于二氧化碳射流的防爆稀释扩压器。
技术介绍
在现有的用于二氧化碳射流的扩压器中，对于进入扩压器的高温二氧化碳射流(CO2射流)，由于高温CO2射流在3000～8000℃时会出现离解，因此实际上是一氧化碳(CO)和氧原子/氧分子的混合气体,此混合气体在流动过程中温度逐渐下降，当温度下降到CO氧化反应的温度范围时，可能出现剧烈的氧化反应而发生爆炸，因此必须在射流降温到CO氧化温度前对其进行稀释，使CO浓度降至爆炸极限以下(≤12.5％)。目前，尚未见到用于CO2射流稀释的扩压器，常见的气体混合装置主要有两种：(1)预混合装置：将不同气体通入一个容积较大的容器中，通过自然扩散或强制对流的方式使气体混合均匀，待混合均匀后再通过容器出口取用气体；但是这种预混合装置由于需要将气体分别通入容器，待混合后才能取用，需要一定的时间甚至是强制对流才能保证混合均匀，无法进行实时混合，且需要较大的混合容器，不适合风洞运行环境，无法用于CO2射流的防爆稀释。(2)实时混合装置：不同气体分别通过各自的管道流入主管道，各种气体在主管道流动过程中通过对流和扩散混合，主管道直接通向混合气体使用区域；虽然这种实时混合装置能够实现气体的实时混合，但由于其结构是两种气体直接混合，为了保证混合的均匀性，需要主管道具有较大的长度，而风洞运行过程中为了保证流场品质，必须使用专门设计的喷管和扩压器，无法在其中单独设置较长的管道，因此该方案也不适用于风洞条件，无法用于CO2射流的防爆稀释。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种在不对风洞流场造成较大扰动的前提下，能够对进入扩压器内的高温CO2射流进行实时稀释的用于二氧化碳射流的防爆稀释扩压器，以解决现有技术中存在的技术问题。为了实现上述目的，本专利技术提供了一种用于二氧化碳射流的防爆稀释扩压器，所述防爆稀释扩压器包括同轴设置的内壳层和外壳层，所述外壳层与所述内壳层之间具有间隙，所述间隙形成了用于供冷却水流通的冷却水通道；所述防爆稀释扩压器的两端分别为入口端和出口端，所述入口端用于供二氧化碳射流进入所述防爆稀释扩压器内，所述出口端用于排出所述二氧化碳射流，所述防爆稀释扩压器靠近所述入口端的位置绕设有至少一个进气环；所述进气环远离所述外壳层的侧壁上设置有至少一个用于供稀释气体进入所述进气环内的入口，所述进气环靠近所述外壳层的侧壁上间隔设置有多个用于供所述进气环内的稀释气体进入所述防爆稀释扩压器内的进气管；所述内壳层的侧壁上开设有多个进气孔，所述进气管穿过所述外壳层与开设在所述内壳层上的进气孔连接。优选地，所述进气管相对所述防爆稀释扩压器的轴向向靠近所述防爆稀释扩压器的入口端的位置倾斜设置，所述进气管与所述防爆稀释扩压器之间的倾斜角α为25～35°，优选为30°。优选地，所述进气管相对所述进气环的径向倾斜设置，所述进气管与所述进气环之间的倾斜角β为10～20°，优选为15°。优选地，所述内壳层的外壁上沿周向间隔设置有多条加强筋，每相邻的两条所述加强筋之间形成一个供冷却水通过的独立流道；所述间隙的两端的周向分别间隔分布有多个进水口和多个出水口，使每个所述独立流道内均对应有一个所述进水口和一个所述出水口。优选地，所述间隙的两端的周向分别间隔分布有4～6个进水口和4～6个出水口，所述进水口和所述出水口的数量相同。优选地，所述防爆稀释扩压器的两端均设置有法兰盘，设置在所述防爆稀释扩压器的一端的法兰盘的内部沿其周向间隔开设有多个进水通道，所述进水通道的进水端用以与冷却水源连通，所述进水通道的出水端形成所述进水口，设置在所述防爆稀释扩压器的另一端的法兰盘的内部开设有出水通道，所述出水通道的进水端形成所述出水口，所述出水通道的出水端用于将冷却水排出。优选地，所述进气环的数量为4～8个，优选为5个。优选地，每个所述进气环上设置的所述进气管的数量为12～20个，优选为16个。优选地，所述进气管的管径为1.5～2.5mm，优选为2mm。优选地，所述进气环靠近所述外壳层的侧壁上还设置有连接件，所述进气环通过所述连接件与所述防爆稀释扩压器连接。本专利技术与现有技术相比至少具有如下的有益效果：(1)本专利技术中所述的防爆稀释扩压器选择扩压器作为了气体混合区域，不会改变风洞的气动布局(即不在风洞主体上增加较大的会影响流场品质的装置)，本专利技术中所述的防爆稀释扩压器在靠近扩压器的入口端的位置设置了至少一个进气环，所述进气环上设置有多个用于供所述进气环内的稀释气体进入所述防爆稀释扩压器内的进气管，能够根据需要将稀释气体实时注入扩压器并实现快速混合，达到稀释高温气体的目的；本专利技术实现了风洞运行过程中，在不对风洞流场造成较大扰动的前提下，对进入扩压器的高温CO2射流进行实时稀释，达到了防止爆炸危险的目的。(2)本专利技术中，所述内壳层上分布式设置有多个进气孔，所述进气管与所述进气孔连接，实现了稀释气体的分散注入和快速混合，这种分布式进气孔和分布式进气管的设置可以有效防止大孔大量进气对扩压器中的流场造成较大扰动。(3)本专利技术中所述的防爆稀释扩压器与现有的预混合装置相比，避免了使用体积庞大的气体混合罐，同时能够实现气体的实时混合；本专利技术中所述的防爆稀释扩压器与现有实时混合装置相比，缩短了气体混合的路径(管道长度)，可在0.5米内实现气体的均匀混合，实现了在风洞上的应用。附图说明本专利技术附图仅仅为说明目的提供，图中各部件的比例与数量不一定与实际产品一致。图1是现有技术中预混合装置用于混合气体的示意图。图2是现有技术中实时混合装置用于混合气体的示意图。图3是本专利技术用于二氧化碳射流的防爆稀释扩压器的一个具体实施方式的立体结构示意图。图4是图3的部分结构示意图。图5是图3的纵截面图。图6是图5中A部分的放大图。图7是图5中C-C的剖面图。图8是图7中B部分的放大图。图9是通过计算流体动力学(CFD)方法得到的不同进气角度的所述防爆稀释扩压器的混合效果图。图中(a)表示的是进气管与所述防爆稀释扩压器之间的倾斜角α为150°时的混合效果图；图中(b)表示的是进气管与所述防爆稀释扩压器之间的倾斜角α为90°时的混合效果图；图中(c)表示的是进气管与所述防爆稀释扩压器之间的倾斜角α为30°时的混合效果图。图中：1：防爆稀释扩压器；11：外壳层；12：内壳层；13：间隙；14：加强筋；15：第一法兰盘；151：进水管接头；16：第二法兰盘；161：出水管接头；2：进气环；21：进气接嘴；3：进气管。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术提供了一种用于二氧化碳射流的防爆稀释扩压器，图3是本专利技术用于二氧化碳射流的防爆稀释扩压器的一个具体实施方式的立体结构示意图；图4是图3的部分结构示意图；图5是图3的纵截面图；图6是图5中A部分的放大图；图7是图5中C-C的剖面图；图8是图7中B部分的放大图；其中，图5是将图3顺着所述防爆稀释扩压本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于二氧化碳射流的防爆稀释扩压器，其特征在于：所述防爆稀释扩压器包括同轴设置的内壳层和外壳层，所述外壳层与所述内壳层之间具有间隙，所述间隙形成了用于供冷却水流通的冷却水通道；所述防爆稀释扩压器的两端分别为入口端和出口端，所述入口端用于供二氧化碳射流进入所述防爆稀释扩压器内，所述出口端用于排出所述二氧化碳射流，所述防爆稀释扩压器靠近所述入口端的位置绕设有至少一个进气环；所述进气环远离所述外壳层的侧壁上设置有至少一个用于供稀释气体进入所述进气环内的入口，所述进气环靠近所述外壳层的侧壁上间隔设置有多个用于供所述进气环内的稀释气体进入所述防爆稀释扩压器内的进气管；所述内壳层的侧壁上开设有多个进气孔，所述进气管穿过所述外壳层与开设在所述内壳层上的进气孔连接。

【技术特征摘要】
1.一种用于二氧化碳射流的防爆稀释扩压器，其特征在于：所述防爆稀释扩压器包括同轴设置的内壳层和外壳层，所述外壳层与所述内壳层之间具有间隙，所述间隙形成了用于供冷却水流通的冷却水通道；所述防爆稀释扩压器的两端分别为入口端和出口端，所述入口端用于供二氧化碳射流进入所述防爆稀释扩压器内，所述出口端用于排出所述二氧化碳射流，所述防爆稀释扩压器靠近所述入口端的位置绕设有至少一个进气环；所述进气环远离所述外壳层的侧壁上设置有至少一个用于供稀释气体进入所述进气环内的入口，所述进气环靠近所述外壳层的侧壁上间隔设置有多个用于供所述进气环内的稀释气体进入所述防爆稀释扩压器内的进气管；所述内壳层的侧壁上开设有多个进气孔，所述进气管穿过所述外壳层与开设在所述内壳层上的进气孔连接。2.根据权利要求1所述的防爆稀释扩压器，其特征在于：所述进气管相对所述防爆稀释扩压器的轴向向靠近所述防爆稀释扩压器的入口端的位置倾斜设置，所述进气管与所述防爆稀释扩压器之间的倾斜角α为25～35°，优选为30°。3.根据权利要求1所述的防爆稀释扩压器，其特征在于：所述进气管相对所述进气环的径向倾斜设置，所述进气管与所述进气环之间的倾斜角β为10～20°，优选为15°。4.根据权利要求1所述的防爆稀释扩压器，其特征在于：所述内壳层的外壁上沿周向间隔设置有多条加强筋，每相邻的两条所述加强筋之间形成一个供冷却水...

【专利技术属性】
技术研发人员：张军，马昊军，罗杰，赵长浩，王国林，
申请(专利权)人：中国空气动力研究与发展中心超高速空气动力研究所，
类型：发明
国别省市：四川,51