(19)中华 人民共和国 国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111532981.0 (22)申请日 2021.12.15 (71)申请人 暨南大学 地址 510000 广东省广州市黄埔大道西6 01 号 (72)发明人 王卫良　黄畅　李相　吕俊复　 岳光溪　 (74)专利代理 机构 广州三环 专利商标代理有限 公司 44202 代理人 侯丽燕 (51)Int.Cl. F28B 7/00(2006.01) F28B 9/00(2006.01) F28B 9/08(2006.01) F28B 9/10(2006.01)F28B 11/00(2006.01) G06F 30/17(2020.01) G06F 30/28(2020.01) G06F 113/08(2020.01) G06F 113/14(2020.01) G06F 119/08(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 一种空气冷却系统及管径变径设计方法 (57)摘要 本发明提供一种空气冷却系统及管径变径 设计方法， 系统包括蒸汽输入部、 汽水输出部、 冷 凝风机和若干个 冷却单元， 若干个 冷却单元并联 连接于蒸汽输入部与汽水输出部之间， 每个冷却 单元包括蒸汽分配管、 汽水收集管和多根冷凝 管， 冷凝管的上下两端分别与蒸汽分配管和汽水 收集管连接后呈横置的U型结构， 蒸汽分配管内 蒸汽流动方向与汽水收集管内汽水流动方向相 反。 所述蒸汽分配母管管径沿管内蒸汽流动方向 逐渐减小， 所述汽水收集母管管径沿汽水流动方 向逐渐增大。 通过分级形成多个冷却单元， 沿着 介质流动方向并联连接， 经过变径蒸汽分配管， 能实现蒸汽分配母管中热负荷自适应 分配， 提高 各个冷却单 元中蒸汽流动与传热的均衡特性。 权利要求书2页 说明书9页 附图5页 CN 114279233 A 2022.04.05 CN 114279233 A 1.一种空气冷却系统， 其特征在于， 包括蒸汽输入部、 汽水输出部、 冷凝风机和若干个 冷却单元， 若干个所述冷却单元并联连接于所述蒸汽输入部与汽水输出部之间， 每个所述 冷却单元包括蒸汽分配管、 汽水收集管和多根冷凝管， 所述冷凝管 的上下两端分别与所述 蒸汽分配管和汽水收集管连接后呈横置的U型结构， 所述冷凝管中蒸汽流动方向与其中冷 凝水流动方向一致， 所述蒸汽分配管内蒸汽流动方向与所述汽水收集管内蒸汽流动方向相 反， 相邻的所述冷却单元 的蒸汽分配管串联连接后形成蒸汽分配母管， 相邻的所述冷却单 元的汽水收集管串联连接后形成汽水收集母管， 所述蒸汽分配母管管径沿管内蒸汽流动方 向逐渐减小， 沿所述汽水流动方向， 所述汽水收集母管 管径沿蒸汽流动方向逐渐增大。 2.根据权利要求1所述的一种空气冷却系统， 其特 征在于： 相邻的两个所述蒸汽分配管之间设有用于平 滑过渡连接的变径分配管； 相邻的两个所述汽水收集管之间设有用于平 滑过渡连接的变径收集管。 3.根据权利要求2所述的一种空气冷却系统， 其特征在于， 所述变径分配管和所述变径 收集管为异 心圆台。 4.根据权利要求1所述的一种空气冷却系统， 其特征在于， 所述汽水输出部包括汽水分 离装置、 外置 冷凝器和集水机构， 所述汽水收集母 管连接于所述汽水分离装置， 所述汽水分 离装置的底部通过第一收集管与所述集水机构连接， 所述汽水分离装置的上部通过第二收 集管与所述外 置冷凝器连接， 所述外 置冷凝器的下 方连接所述 集水机构。 5.根据权利要求4所述的一种空气冷却系统， 其特征在于， 所述集水机构的出水端连接 有凝结水泵， 所述集水机构内设有 液位检测器， 所述凝结水泵与所述液位检测器电连接， 所 述第一收集管与所述集水机构的连接点为第一注水点， 所述凝结水泵被配置为根据所述液 位检测器的液位检测信号控制所述集水机构内的运行液面， 所述运行液面的高度高于所述 第一注水点设定深度 H， 且所述设定深度 H对应产生的压差PH不小于蒸汽在所述集水机构和 所述汽水分离装置之间所有负荷工况 范围内流动所产生的压 差ΔP。 6.根据权利要求5所述的一种空气冷却系统， 其特征在于， 所述汽水收集母管上设置多 个分散布置的疏 水口， 所述疏 水口分别通过相应的第三收集管与所述 集水机构连接 。 7.根据权利要求6所述的一种空气冷却系统， 其特征在于， 所述第 三收集管与 所述集水 机构的连接点为第二注水点， 所述运行液面的高度高于所述第二注水点设定深度H`， 所述 设定深度H`对 应产生的压差PH`不小于蒸汽在所述集 水机构、 所述汽水收集母管和所述汽水 分离装置之间所有负荷工况 范围内流动所产生的压 差ΔP。 8.根据权利要求7所述的一种空气冷却系统， 其特征在于， 所述设定深度H等于所述设 定深度H`， 所述压 差ΔP取值范围为2 ～5kPa。 9.一种应用于如权利要求1至6任一项所述空气冷却系统中的管径变径设计方法， 其特 征在于： 沿着所述汽水收集管内蒸汽的流动方向， 设定冷凝管的标记顺序为第一冷凝管、 第二 冷凝管……第n冷凝管， 每 个所述冷却单 元所对应的冷凝管 数量为m； 设定与每根所述冷凝管连接的所述蒸汽分配管对应连接处的分配截面积为S， 与每根 所述冷凝管 连接的所述汽水收集管对应连接处的收集截面积为S`； 其中， 对于第i冷凝管， 存在(i ‑m)/n≤si/sn≤(i+m)/n、 (i ‑m)/n≤s`i/s`n≤(i+m)/n； 且 第i冷凝管对应的收集截面积S ’i与分配截面积Si的比值满足5％≤S`i/Si≤35％。权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114279233 A 210.根据权利要求7所述的一种管径变径设计方法， 其特征在于， 位于同一所述冷却单 元的所述冷凝管对应的分配截面积S相同， 位于同一所述冷却单元 的所述冷凝管对应的收 集截面积S`相同。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114279233 A 3