一种适用于超导系统冷却的带引射结构的管壳式散热器技术方案

本发明专利技术公开了一种适用于超导系统冷却的带引射结构的管壳式散热器，涉及超导技术领域，包括管壳式散热器主体以及引射结构，管壳式散热器主体以及引射结构组成带引射结构的管壳式散热器，引射结构包括引射结构一和引射结构二，引射结构一和引射结构二分别设置在带引射结构的管壳式散热器的管程流体及壳程流体入口处，引射结构包括进气段、混合段和扩压段，进气段上设有高压主流入口和二次流入口，混合段为等截面段，混合段一端与进气段相连，混合段另一端与扩压段相连，扩压段上设有流体出口。本发明专利技术利用引射作用降低驱动流体工质流动所需的功率，同时在实际使用中具有结构简单、可靠性高、寿命长等特点。寿命长等特点。寿命长等特点。

【技术实现步骤摘要】
一种适用于超导系统冷却的带引射结构的管壳式散热器


[0001]本专利技术涉及超导
，具体为一种适用于超导系统冷却的带引射结构的管壳式散热器。

技术介绍

[0002]超导材料具有在临界温度下零电阻的特性，在电力系统中使用超导材料具有降低系统体积，减少损耗，提高系统效率等优点，超导系统必须在超导材料临界温度下才能正常工作，因此需要设计冷却系统将超导系统冷却到超导体临界温度以下，并带走系统运行过程中产生的热量，避免超导系统失超。
[0003]目前，超导系统一般采用常压液氮进行冷却，在超导系统的冷却系统中，液氮进入超导系统中，通过对流换热带走超导系统中的热量，使超导体的温度维持在临界温度以下，吸收热量后的液氮进入散热器中与另一股流经制冷系统的低温流体换热，经过冷却后再次进入超导系统，由此形成一个循环，在超导系统的冷却系统中一般用泵来为流体流动提供动力。
[0004]对于大型的超导系统来说，虽然超导材料的使用使系统的重量大幅下降，但在实际使用中，维持超导所需的庞大、复杂的冷却系统会使整个系统的重量显著增加，成为超导技术大规模应用面临的难题之一，所以这里设计了一种适用于超导系统冷却的带引射结构的管壳式散热器，以便于解决上述问题。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种适用于超导系统冷却的带引射结构的管壳式散热器，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种适用于超导系统冷却的带引射结构的管壳式散热器，包括管壳式散热器主体以及引射结构，管壳式散热器主体以及引射结构组成带引射结构的管壳式散热器，引射结构包括引射结构一和引射结构二，引射结构一和引射结构二分别设置在带引射结构的管壳式散热器的管程流体及壳程流体入口处，引射结构包括进气段、混合段和扩压段，进气段上设有高压主流入口和二次流入口，混合段为等截面段，混合段一端与进气段相连，混合段另一端与扩压段相连，扩压段上设有流体出口。
[0007]在进一步的实施例中，引射结构混合段横截面面积A计算公式如下：
[0008][0009]其中，m
p
为引射结构主流流量，m
s
为引射结构二次流流量，ρ为引射结构中流体密度，u为引射结构进气段喷嘴出口主流流速。
[0010]在进一步的实施例中，带引射结构的管壳式散热器包含进口一、进口二、进口三、
进口四、出口一和出口二。
[0011]进口一为管程流体引射结构主流入口，通入一部分经泵加压后的高压冷却工质对剩余冷却工质进行引射。
[0012]进口二为管程流体引射结构二次流入口，通入剩余冷却工质。
[0013]进口三为壳程流体引射结构主流入口，通入一部分经泵加压后的液氮对剩余液氮进行引射。
[0014]进口四为壳程流体引射结构二次流入口，通入剩余液氮。
[0015]出口一为管程流体出口，吸收热量后的冷却工质由此流出。
[0016]出口二为壳程流体出口，被冷却的液氮由此流出。
[0017]在进一步的实施例中，壳程流体流道内设有折流板。
[0018]一种适用于超导系统冷却，包括带引射结构的管壳式散热器、超导系统、泵一、泵二和制冷系统，带引射结构的管壳式散热器管程流体出口与制冷系统进口相连，制冷系统出口与泵一进口以及带引射结构的管壳式散热器的进口二相连，泵一出口与带引射结构的管壳式散热器进口一相连，带引射结构的管壳式散热器壳程流体出口与超导系统进口相连，超导系统出口与泵二进口以及带引射结构的管壳式散热器进口四相连，泵二出口与带引射结构的管壳式散热器进口三相连。
[0019]在进一步的实施例中，还包括节流阀一、节流阀二、节流阀三和节流阀四，节流阀一设于制冷系统出口与泵一进口之间的连接管路上，节流阀二设于制冷系统出口与带引射结构的管壳式散热器进口二之间的连接管路上，节流阀三设于超导系统出口与泵二进口之间的连接管路上，节流阀四设于超导系统出口与带引射结构的管壳式散热器进口四之间的连接管路上。
[0020]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
[0021]本专利技术为一种适用于超导系统冷却的带引射结构的管壳式散热器，集成了引射结构与管壳式散热器，利用引射作用降低驱动流体工质流动所需的功率，同时在实际使用中具有结构简单、可靠性高、寿命长等特点。
附图说明
[0022]图1为本专利技术的一种适用于超导系统冷却的带引射结构的管壳式散热器的结构示意图；
[0023]图2为本专利技术的一种超导系统冷却系统的总体方案示意图。
[0024]图中：1、进口一；2、进口二；3、进气段；4、混合段；5、扩压段；6、引射结构一；7、出口一；8、出口二；9、折流板；10、管壳式散热器主体；11、引射结构二；12、进口四；13、进口三；14、带引射结构的管壳式散热器；15、泵一；16、泵二；17、节流阀一；18、节流阀二；19、制冷系统；20、超导系统；21、节流阀四；22、节流阀三。
具体实施方式
[0025]下面将结合本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，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。
[0026]实施例
[0027]请参阅图1
‑
2，本实施例提供了一种适用于超导系统冷却的带引射结构的管壳式散热器，包括管壳式散热器主体10以及引射结构，管壳式散热器主体10以及引射结构组成带引射结构的管壳式散热器14，引射结构包括引射结构一6和引射结构二11，管壳式散热器主体10内部设有管程流体流道和壳程流体流道，引射结构一6和引射结构二11分别设置在带引射结构的管壳式散热器14的管程流体及壳程流体入口处，分别由引射结构一6和引射结构二11提供流体流动的动力，通过喷嘴喷出的高速流体的引射作用，为管壳式散热器主体10冷热两种流体工质的流动提供动力。
[0028]壳程流体流道内还设有折流板9。
[0029]引射结构包括进气段3、混合段4和扩压段5，进气段3上设有高压主流入口和二次流入口，混合段4为等截面段，混合段4一端与进气段3相连，混合段4另一端与扩压段5相连，扩压段5上设有流体出口，高压主流从高压主流入口进入后，对另一股从二次流入口进入的二次流体产生引射作用，两股流体在混合段4混合均匀后，经扩压段5进入管壳式散热器主体10，引射结构一6与引射结构二11结构相同，故不再赘述。
[0030]引射结构混合段4横截面面积A计算公式如下：
[0031][0032]其中，m
p
为引射结构主流流量，m
s
为引射结构二次流流量，ρ为引射结构中流体密度，u为引射结构进气段3喷嘴出口主流流速。
[0033]另外，带引射结构的管壳式散热器14包含进口一1、进口二2、进口三13、进口四12、出口一7和出口二8本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种适用于超导系统冷却的带引射结构的管壳式散热器，包括管壳式散热器主体(10)以及引射结构，管壳式散热器主体(10)以及引射结构组成带引射结构的管壳式散热器(14)，所述引射结构包括引射结构一(6)和引射结构二(11)，其特征在于：所述引射结构一(6)和引射结构二(11)分别设置在带引射结构的管壳式散热器(14)的管程流体及壳程流体入口处；所述引射结构包括进气段(3)、混合段(4)和扩压段(5)；所述进气段(3)上设有高压主流入口和二次流入口；所述混合段(4)为等截面段，所述混合段(4)一端与进气段(3)相连，所述混合段(4)另一端与扩压段(5)相连；所述扩压段(5)上设有流体出口。2.根据权利要求1所述的一种适用于超导系统冷却的带引射结构的管壳式散热器，其特征在于：所述引射结构混合段(4)横截面面积A计算公式如下：其中，m
p
为引射结构主流流量，m
s
为引射结构二次流流量，ρ为所述引射结构中流体密度，u为引射结构进气段(3)喷嘴出口主流流速。3.根据权利要求1所述的一种适用于超导系统冷却的带引射结构的管壳式散热器，其特征在于：所述带引射结构的管壳式散热器(14)包含进口一(1)、进口二(2)、进口三(13)、进口四(12)、出口一(7)和出口二(8)；所述进口一(1)为管程流体引射结构主流入口，通入一部分经泵加压后的高压冷却工质对剩余冷却工质进行引射；所述进口二(2)为管程流体引射结构二次流入口，通入剩余冷却工质；所述进口三(13)为壳程流体引射结构主流入口，通入一部分经泵加压后的液氮对剩余液氮进行引射；所述进口四(12)为壳程流体引射结构二次流入口，通入剩余液...

【专利技术属性】
技术研发人员：李育隆，于恒，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：