发明内容
[0005] 本发明目的是为了解决上述问题,提供一种利用热管减缓高温热水循环泵热疲劳的装置。
[0006] 为了达到上述目的,本发明的解决方案是:一种利用热管减缓高温热水循环泵热疲劳的装置,包括泵体、叶轮,其特征在于:泵体与泵盖的配合段沿泵体的轴向背离叶轮方向延长形成外伸段,所述泵体延长的外伸段内壁面径向加工若干螺纹盲孔,所述螺纹盲孔内旋入带有螺纹的热管;所述热管的冷凝段旋入螺纹盲孔中,热管靠与盲孔的螺纹配合固定。
[0007] 所述泵体与泵盖的配合段沿泵体的轴向背离叶轮方向延长至泵出口法兰上的通孔中心线的位置,保证了装置的可行性及结构的紧凑性。
[0008] 热管具有极高的传热效率;热管是由管壳、吸液芯即管芯和传递热能的工作液体即工质等组成一个高真空封闭系统,凭借封闭系统内的工作介质反复发生相变而进行热量传递的一种高效传热元件;其工作原理是:当冷凝段的温度低于蒸发段的温度时,蒸发段的冷凝液由于压力较低,吸热后很容易汽化成蒸汽,并在微小压差的作用下流向热管的冷凝段;在冷凝段释放出热量后又冷凝为液体,在吸液芯的毛细力作用下重新回到蒸发段,如此反复循环,达到传热的目的;由于该过程是相变传热,热管内部热阻很小,所以能以较小的温差获得较大的传热率。
[0009] 还设有附轮,所述附轮与叶轮轮毂过渡配合,之间安放有密封圈,阻止高温介质流过;所述附轮与泵体外伸段形成环形流道,所述热管的蒸发段处于环形流道内,叶轮出口部分泄露的高温介质流经环形流道,流入所述附轮与泵盖间的空腔,与密封清洗液混合,混合液体共同从泵盖上的密封清洗液出口流出;在工作时,泄漏的高温介质流经附轮与泵体形成的环形流道,流道内热管的蒸发段吸收热量,高温介质温度降低,减小高温介质与密封清洗液的温度差,降低冷热流体混合区的主轴和泵盖表面产生疲劳裂纹的可能,提高泵的运行状况。
[0010] 进一步的,所述泵体外壁面周向布置轴向直肋片。
[0011] 进一步的,所述螺纹盲孔内壁与热管之间填充有传热铜粉,传热铜粉不仅能够将热管释放的热量充分传递给泵体,而且还大大降低了配合的螺纹盲孔的制造精度,便于其加工制造。
[0012] 进一步的,所述螺纹盲孔开口边缘与所述热管之间安放有密封圈,避免传热铜粉的外泄。
[0013] 进一步的,L为所述热管长度, 为所述热管表面螺纹长度, ,足够的螺纹长度将热管旋入螺纹盲孔内,保证了热管工作的可靠性;所述热管伸入泵体内壁面螺纹盲孔的长度为 ,保证热管的蒸发段完全处于高温介质中,便于传热。
[0014] 进一步的,所述附轮端部厚,中间薄,成凹形圆盘结构,一方面,可以节省材料,另一方面,凹形圆盘与泵盖之间形成空腔,保证了流体流动的畅通性;所述附轮与所述叶轮轮毂之间安放有密封圈,避免高温介质的通过。
[0015] 进一步的, 为所述附轮外径, 为所述泵体外伸段内径,L为所述热管长度,,确定了环形流道的宽度,保证流道内流体的温度充分降低。
[0016] 进一步的,n为所述泵体法兰上的螺纹孔和泵体外壁面轴向直肋片个数,N为所述螺纹盲孔个数,同一轴面螺纹盲孔数为2,N=2n,盲孔与轴向直肋片处于同一径向位置,与法兰上的螺纹孔交错布置。
[0017] 进一步的,所述泵体外壁面轴向直肋片厚度满足:
[0018] 。
[0019] 其中: ;
[0020] ;
[0021] -肋片材料的导热系数;
[0022] -肋片表面的对流换热系数;
[0023] -泵体表面的对流换热系数;
[0024] -泵体外伸段外径。
[0025] 进一步的,所述热管的热阻:
[0026] 。
[0027] 其中: 为蒸发段测点温度的时均值,;
[0028] 为冷凝段测点温度的时均值,;
[0029] Q为除掉散热损失后的加热功率,W。
[0030] 对于等截面的平壁结构,相同的加热功率Q和高温侧温度 ,由于热管的相变传热,平壁结构低温侧温度 ,热管的热阻R远远小于平壁的热阻 ,可见,加入热管,能够明显的降低高温介质的温度。
[0031] 有益效果为:该装置结构简单,安全可靠,高温介质通过泵体与附轮形成的环形流道,泵内高温介质流经环形流道,泵体外伸段内壁面径向布置的热管,蒸发段处于环形流道内,蒸发段直接从环形流道内的泵内高温介质吸收大量的热量,热量通过热管的过渡段和冷凝段,进入泵体,泵体通过外壁面的轴向直肋片将热量传递周围的环境,该过程使得流经环形流道高温介质的温度降低,减小了要混合的冷热流体的温差,减缓了冷热流体混合区主轴和泵盖表面产生疲劳裂纹的可能性,提高泵的运行状况。