[發(fā)明專利]土工離心機(jī)試驗艙的噴淋水幕式冷卻裝置

有效

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• 申請日: 2012-03-06
• 公開（公告）號: CN102590480A
• 公開（公告）日: 2012-07-18
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉國貴;孔令剛;蔣建群;陳云敏;黃錦舒;王順玉
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江大學(xué)
• 主分類號: G01N33/24
• 分類號: G01N33/24
• 代理公司: 杭州求是專利事務(wù)所有限公司 33200
• 代理人: 林懷禹

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及土工離心機(jī)試驗艙的冷卻裝置，尤其是涉及一種土工離心機(jī)試驗艙的噴淋水幕式水冷裝置。

背景技術(shù)

土工離心模擬試驗技術(shù)是一項新的試驗技術(shù),其特點(diǎn)是利用高速旋轉(zhuǎn)的設(shè)備產(chǎn)生離心力場的作用，使模型土體具有與原型相同的自重應(yīng)力，同時模型的變形和破壞機(jī)理與原型相似，從而解決相應(yīng)的巖土工程問題。此模擬技術(shù)已廣泛地用于巖土力學(xué)基本理論研究，成功解決了各種大型基礎(chǔ)設(shè)施災(zāi)變機(jī)理等重要課題，在水利、交通、能源、航空、生命科學(xué)、國防等領(lǐng)域，發(fā)揮了重要作用。

土工離心模型試驗技術(shù)，是一種解決各種工程技術(shù)難題的有效手段，目前在國內(nèi)外得到快速的發(fā)展，而土工離心機(jī)則是研究和采用這項新試驗技術(shù)的關(guān)鍵設(shè)備。試驗艙是離心機(jī)模擬試驗的重要空間，為一圓柱形建筑物，其平面直徑近十米。離心機(jī)運(yùn)行時，離心機(jī)轉(zhuǎn)臂帶動吊籃和模型箱高速旋轉(zhuǎn)，試驗艙中的空氣也隨之高速旋轉(zhuǎn)，該高速運(yùn)動的氣流與艙壁之間的劇烈摩擦產(chǎn)生了大量熱量，同時，離心機(jī)設(shè)備運(yùn)行過程中也產(chǎn)生的大量熱量，這些熱量的共同作用使試驗艙內(nèi)的溫度不斷上升。

離心模型試驗觀測，是高度依賴于布置在試驗艙和模型箱中大量精密的測試儀器。試驗艙內(nèi)溫升幅度是影響儀器測量效果和精度最重要的外界因素之一。因此，試驗艙冷卻系統(tǒng)的功效是直接影響離心機(jī)試驗結(jié)果的準(zhǔn)確性。

土工離心機(jī)試驗艙冷卻方式主要有風(fēng)冷和水冷。風(fēng)冷方式是將冷風(fēng)直接通入試驗艙，帶走試驗艙熱量，該方式運(yùn)行過程中增加了設(shè)備高速旋轉(zhuǎn)的能量損耗，且存在艙壁附近與試驗艙中心較大的溫差，風(fēng)冷卻效果具有明顯的局限性。水冷方式被認(rèn)為是目前最有效的冷卻方法，在少數(shù)大型離心機(jī)中采用。其技術(shù)方案有多種，已知的一種方式是在試驗艙壁混凝土砼中布置冷卻水管，由于混凝土的傳熱系數(shù)較小，試驗艙內(nèi)熱量通過墻壁傳遞到里面的水管，其傳熱效果也較慢，離心機(jī)長時間運(yùn)行時，無法維持試驗艙所需要的溫度。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決土工離心機(jī)試驗艙冷卻方式中存在的問題和提高冷卻效果，本發(fā)明的目的在于提供一種土工離心機(jī)試驗艙的噴淋水幕式水冷裝置。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

包括由不銹鋼頂板、不銹鋼外板、不銹鋼底板和不銹鋼內(nèi)板組成的環(huán)狀空腔，環(huán)狀空腔外側(cè)固定在試驗艙鋼筋砼墻壁預(yù)埋件上，環(huán)狀空腔內(nèi)的不銹鋼頂板下依次布有帶一排小孔的環(huán)形噴淋鋼管、不銹鋼上導(dǎo)流板和不銹鋼下導(dǎo)流板，不銹鋼上導(dǎo)流板和不銹鋼下導(dǎo)流板間設(shè)有多條不銹鋼肋板，不銹鋼上導(dǎo)流板和不銹鋼下導(dǎo)流板與不銹鋼內(nèi)板之間留有間隙，不銹鋼底板上開有出水口。

所述的環(huán)形噴淋鋼管上的小孔的中心線與水平線夾角α為45°。

所述的不銹鋼上導(dǎo)流板和不銹鋼下導(dǎo)流板與水平線夾角β均為45°。

本發(fā)明具有的有益效果是：

本發(fā)明采用簡單結(jié)構(gòu)形成獨(dú)特的噴淋水幕式水冷卻方式極大提高了土工離心機(jī)試驗艙的冷卻效率，減少了離心機(jī)運(yùn)行的風(fēng)阻、減低離心機(jī)運(yùn)行的能耗，確保離心機(jī)運(yùn)行時試驗艙的溫度均勻性，對土工離心機(jī)實(shí)驗艙的冷卻可以進(jìn)行精確控制。該方式具有結(jié)構(gòu)簡單效率高等特點(diǎn)。本發(fā)明已經(jīng)在土工離心機(jī)試驗艙得到了實(shí)際應(yīng)用。

附圖說明

圖1是水冷卻裝置裝置三維局部示意圖和內(nèi)部構(gòu)造圖；

圖2是豎向剖面圖；

圖3是頂部局部豎向剖面圖；

圖4是水平剖面圖；

圖5是冷卻水循環(huán)圖。

圖中：1、不銹鋼頂板，2、不銹鋼外板，3、不銹鋼底板，4不銹鋼內(nèi)板，5、鋼筋砼預(yù)埋件，6、不銹鋼肋板，7、噴淋鋼管，8、不銹鋼上導(dǎo)流板，9、不銹鋼下導(dǎo)流板，10、冷卻塔，11、集水箱。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。

如圖1、圖2、圖3、圖4所示，包括由不銹鋼頂板1、不銹鋼外板2、不銹鋼底板3和不銹鋼內(nèi)板4組成的環(huán)狀空腔，環(huán)狀空腔外側(cè)固定在試驗艙鋼筋砼墻壁預(yù)埋件5上，環(huán)狀空腔內(nèi)的不銹鋼頂板1下依次布有帶一排小孔的環(huán)形噴淋鋼管7、不銹鋼上導(dǎo)流板8和不銹鋼下導(dǎo)流板9，不銹鋼上導(dǎo)流板8和不銹鋼下導(dǎo)流板9間設(shè)有多條不銹鋼肋板6，不銹鋼上導(dǎo)流板8和不銹鋼下導(dǎo)流板9與不銹鋼內(nèi)板4之間留有間隙，不銹鋼底板3上開有出水口。

所述的環(huán)形噴淋鋼管7上的小孔的中心線與水平線夾角α為45°。

所述的不銹鋼上導(dǎo)流板8和不銹鋼下導(dǎo)流板9與水平線夾角β均為45°。

本發(fā)明的工作原理如下：