一种空压机气缸散热装置制造方法及图纸

一种空压机气缸散热装置，包括空压机气缸内壁与外壁之间的蒸发室，蒸发室的轴对称线上侧设有蒸发室出口，下侧设有蒸发室进口；蒸发室出口通过管线与冷凝室的进口相连接，冷凝室的出口通过管线与蒸发室进口相连接，冷凝室内且冷凝室的进口与冷凝室的出口之间连接有螺旋管，冷凝室的壁面外侧设置有螺旋状分布散热翅片；空压机气缸工作过程产生的热量通过蒸发室内的不锈钢丝网毛细芯，使得甲醇工质由液态转化为汽态，汽态甲醇工质从蒸发室出口进入管线输送到螺旋管，冷凝室内的石蜡介质能够吸收螺旋管内汽态甲醇工质的热量，石蜡吸收的热量传递给散热翅片与外界环境进行热量交换，管内汽态甲醇工质相变为液态甲醇沿管壁下行，通过管线由蒸发室进口进入蒸发室内，完成空压机气缸的吸热

【技术实现步骤摘要】
一种空压机气缸散热装置


[0001]本专利技术涉及压缩机
，具体涉及一种空压机气缸散热装置。

技术介绍

[0002]空气压缩机，简称空压机，工作介质为空气，是用来压缩气体从而提高气体压力并输送压力气体的通用流体机械。某型号军用高压空气压缩机额定气体排量XXm3/mi n，最大排气压15Mpa，发动机为某型号军用坦克发动机。该机型在使用初期并未发生明显故障，但在长时间工作中压缩机安装的工作舱温度高达95℃
‑
98℃和压缩机活塞外壳机体温度高达100℃
‑
105℃。压缩机普遍出现异常故障。常见故障主要表现为：
⑴
运行参数异常。现场运行过程中排气温度、机油温度和机体温度等各项参数全面高温。高温经常会导致异常停机和活塞拉缸，风冷散热效果不明显。
⑵
元器件失效。空压机的全面高温导致机油粘度下降、管线密封失效、活塞缸体提前损坏等问题。
⑶
断气门、气门阻卡等故障。此外，工作环境高温引发压缩机频繁停机，压缩机可靠性显著下降。
[0003]以往的空气压缩机的散热方式可以概括为空压机机体强制对流散热和间接式换热散热，该两个散热方式在一定程度上降低了空压机机壳温度，但是某型号军用高压空气压缩机受到环境温度、轻量化设计要求以及空间位置的限制，采用强制对流和间接换热方式均难以实现，而造成空压机机体温度高的根本原因在于机体外工作温度和活塞运动过程中产生热量的累加效应。因此，强化对流散热和间接式换热散热的方法属于治标不治本，并没有从源头上解决问题，因此对降低空压机活塞外壳温度的效果十分有限。
[0004]专利申请CN218030512U公开了一种便于散热的压缩机，包括压缩机和底座，底座的上侧设有安装槽，安装槽n欸设置所述压缩机，在底座内设有空腔，空腔的上侧壁设有散热孔，散热孔连通安装槽，在空腔内连接一组散热风机，安装槽两侧铰接有夹持板，夹持板夹持固定压缩机；该申请散热风机产生风流通过散热孔吹向压缩机底部，同时夹持板上还设有通风腔和通风盒，对压缩机进行散热，主要是通过强制对流的方法，散热较慢且散热不均，效果不够理想。

技术实现思路

[0005]为了克服现有技术存在的问题，本专利技术的目的在于提供一种空压机气缸散热装置，利用甲醇工质的两次相变及时降低空压机气缸的温度，以免在高强度工作环境下空压机气缸受损害，本专利技术结构简单，便于安装，散热效率高。
[0006]为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0007]一种空压机气缸散热装置，包括空压机气缸3内壁与外壁之间的蒸发室2，所述蒸发室2的轴对称线上侧设有蒸发室出口4，下侧设有蒸发室进口5；蒸发室出口4通过管线与冷凝室7的进口11相连接，冷凝室7的出口12通过管线与蒸发室进口5相连接，冷凝室7内且冷凝室的进口11与冷凝室的出口12之间连接有螺旋管8，冷凝室7的壁面9外侧设置有螺旋状分布散热翅片10。
[0008]所述蒸发室2内填充不锈钢丝网毛细芯与甲醇工质。
[0009]所述冷凝室7内腔填充石蜡。
[0010]所述不锈钢丝网毛细芯按照粗丝网隔板、100
‑
200目不锈钢丝网和400
‑
500目不锈钢丝网的顺序径向依次堆叠于蒸发室2内。
[0011]所述不锈钢丝网毛细芯，其丝网有效孔径、孔隙率和渗透率选择如下：
[0012]1)丝网有效孔径r
eff
[0013]毛细抽吸力可计算为:
[0014][0015]式中:σ为质表面张力系数/N
·
m
‑1；θ为甲醇工质与毛细芯之间的接触角/
°
；r为毛细芯内气液弯月面曲率半径/m；当毛细抽吸力最大时,弯月面曲率半径为丝网有效孔径r
eff
,丝网的有效孔径决定了散热装置的最大运行功率；
[0016]丝网有效半径计算为:
[0017][0018]式中：w为丝网间距/m；d为丝网直径/m；
[0019]2)孔隙率ε和渗透率K
[0020]丝网的孔隙率和渗透率可以计算为:
[0021][0022][0023]式中：S为毛细芯弯卷系数，N为丝网层数；
[0024]3)蒸发室内结构的渗透率计算式如下：
[0025][0026]其中，丝网孔径D
mesh
的单位为m。
[0027]所述螺旋管8接收从蒸发室2流入的汽态甲醇工质，汽态甲醇工质沿螺旋管8管侧流动与管壁外的冷凝室7内的石蜡进行热量交换发生相变换热，最终汽态甲醇工质完全冷却成液相甲醇工质回流蒸发室2，螺旋管8内流动换热的Schmidt关系表达式为：
[0028][0029]其中:d
i
为螺旋管8内径；D
c
为平均螺旋直径；Nu、Re和Pr分别为管侧流体努塞尔数、雷诺数和普朗特数；常数Re1和Re2分别为22000和150000；Re
cr
为临界雷诺数。
[0030]所述散热翅片10平均表面换热系数定义为：
[0031][0032]式中，为平均表面换热系数；Σq为翅片管外表面热流密度(翅片及基管外表面换热总和)；T
wall
为翅片外壁面平均温度；T
ref
为环境温度。
[0033]所述蒸发室2和气缸3的安装位置与水平方向夹角呈20
°‑
40
°
。
[0034]所述蒸发室出口4与冷凝室的进口11之间设有单向阀6。
[0035]所述蒸发室2的外侧壁设有阻热涂层1，阻热涂层1采用S iO2气凝胶隔热层。
[0036]相较于现有技术，本专利技术的有益效果在于：
[0037]1、蒸发室2设置于空压机气缸3壁面，当空压机工作时，空压机气缸3内部发热，热量由空压机气缸3内壁面传至蒸发室2，蒸发室内的甲醇工质吸收热量状态由液态转化为汽态，在内部压力的作用下汽态甲醇工质流向冷凝室，热量由螺旋管外壁面传至冷凝室内壁面由石蜡吸收热量，石蜡吸收的热量由冷凝室壁面传至外界翅片散热器进行快速散热，且液态回流的甲醇工质对空压机气缸3也具有降温面积大，可有效对空压机气缸3外壳散热，散热效果好。
[0038]2、冷凝室7中填充石蜡和安置螺旋管8，使空压机气缸3热量作用下相变的汽态甲醇在螺旋管8中沿管侧流动与管壁外的石蜡进行热量交换发生相变换热，相变后的液态甲醇工质回流入蒸发室2，实现甲醇工质换热循环，换热效率高，速度快。
[0039]3、螺线管8及螺旋状的散热翅片10能够使散热更加充分，且结构空间占位小，更加轻量化。
[0040]4、通过不锈钢丝网的孔隙率、孔径计算来获得本专利技术的最佳结构参数，不锈钢丝网毛细芯呈现最优的传热性能。
[0041]5、通过螺线管8内流动换热的计算及散热翅片10平均表面换热系数计算，使装置结构及散热设置更科学合理。
附图说明
[0042]图1为本专利技术装置结构本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种空压机气缸散热装置，包括空压机气缸(3)内壁与外壁之间的蒸发室(2)，其特征在于：所述蒸发室(2)的轴对称线上侧设有蒸发室出口(4)，下侧设有蒸发室进口(5)；蒸发室出口(4)通过管线与冷凝室(7)的进口(11)相连接，冷凝室(7)的出口(12)通过管线与蒸发室进口(5)相连接，冷凝室(7)内且冷凝室的进口(11)与冷凝室的出口(12)之间连接有螺旋管(8)，冷凝室(7)的壁面(9)外侧设置有螺旋状分布散热翅片(10)。2.根据权利要求1所述的一种空压机气缸散热装置，其特征在于：所述蒸发室(2)内填充不锈钢丝网毛细芯与甲醇工质。3.根据权利要求1所述的一种空压机气缸散热装置，其特征在于：所述冷凝室(7)内腔填充石蜡。4.根据权利要求2所述的一种空压机气缸散热装置，其特征在于：所述不锈钢丝网毛细芯按照粗丝网隔板、100
‑
200目不锈钢丝网和400
‑
500目不锈钢丝网的顺序径向依次堆叠于蒸发室(2)内。5.根据权利要求4所述的一种空压机气缸散热装置，其特征在于：所述不锈钢丝网毛细芯，其丝网有效孔径、孔隙率和渗透率选择如下：1)丝网有效孔径r
eff
毛细抽吸力可计算为:式中:σ为质表面张力系数/N
·
m
‑1；θ为甲醇工质与毛细芯之间的接触角/
°
；r为毛细芯内气液弯月面曲率半径/m；当毛细抽吸力最大时,弯月面曲率半径为丝网有效孔径r
eff
,丝网的有效孔径决定了散热装置的最大运行功率；丝网有效半径计算为:式中：w为丝网间距/m；d为丝网直径/m；2)孔隙率ε和渗透率K丝网的孔隙率和渗透率可以计算为:丝网的孔隙率和渗透...

【专利技术属性】
技术研发人员：靳亚斌，郑煜鑫，周亮，杨亚萍，宋祥龙，刘琰，徐甜甜，赵德中，
申请(专利权)人：西安航空学院，
类型：发明
国别省市：