本发明涉及管道冷却技术领域，特别涉及一种水冷管道结构。
背景技术：
燃气轮机是以连续流动的气体为工质带动叶轮高速旋转，将燃料的能量转变为有用功的内燃式动力机械，是典型的高新技术密集型产品。燃气轮机的三大部件为燃烧室、压气机和涡轮，燃烧室的性能会直接影响燃气轮机的总体性能。燃烧室出口燃气温度通常都在1000k以上，目前，推比级别为10的航空发动机燃烧室出口燃气平均温度约1850k，推比级别更高的发动机燃烧室出口温度高达2000k以上。然而常用的不锈钢管道承受的温度往往不超过1000k，高温合金一般承受温度大概在1500k左右，故试验研制过程中往往需要对燃烧室燃气出口段进行冷却。
现有的管道冷却方式一般为水冷结构，该水冷结构为中空的双层圆柱换热水管，换热流体(常用的是水)流动没有方向性，容易产生流动换热死角，影响换热冷却效果，并且冷却水套和燃烧室管道温度不均匀，从而导致开裂、气蚀现象。
技术实现要素：
本发明提供了一种水冷管道结构，以减少水冷换热过程中的换热死角，使得冷却水套和燃烧室管道温度更为均匀，从而提高换热冷却效果，并减少管道开裂、气蚀情况的发生。
为达到上述目的，本发明提供以下技术方案：
一种水冷管道结构，包括外筒和内筒形成的双层管道，以及设置于双层管道两端的进水管、出水管和两个管道连接件，其中，所述外筒和内筒之间的间隙与进水管、出水管构成了换热通道，所述换热通道内设置有导流构件。
可选的，所述导流构件包括多个间隔且交错设置的圆环形挡板，即相邻两个圆环形挡板分别固定于外筒或内筒筒壁。
可选的，所述导流构件为螺旋型导流条。
进一步的，所述螺旋型导流条截面为圆形且截面半径等于所述外筒和内筒筒壁间距。
进一步的，所述进水管和出水管分别设置于所述外筒两端的外侧面。
进一步的，所述进水管和出水管与外筒轴线方向呈40～60度，且所述进水管和出水管的轴线正对所述管道连接件。
进一步的，所述进水管和出水管均与外筒焊接。
进一步的，所述管道连接件为法兰连接件。
进一步的，所述进水管截面积大于所述出水管截面积。
进一步的，所述内筒和导流构件的材质为不锈钢。
采用本发明实施例提供的水冷管道结构，外筒和内筒之间的间隙与进水管、出水管构成了换热通道，且换热通道内设置有导流构件，导流构件引导换热通道中的换热流体(一般为水)规范流动，从而减少水冷换热过程中的换热死角，使得冷却水套和燃烧室管道温度更为均匀，提高水冷换热冷却效果，并减少管道开裂、气蚀情况的发生。
附图说明
图1为本发明实施例提供的水冷管道结构的结构示意图；
图2为本发明一具体实施例提供的水冷管道结构的结构示意图；
图3为本发明另一具体实施例提供的水冷管道结构的结构示意图；
图4为本发明另一具体实施例提供的水冷管道结构的导流构件示意图。
附图标记：
1-外筒
2-内筒
3-进水管
4-出水管
5-管道连接件
6-导流构件
12-换热通道
61-圆环形挡板
62-螺旋型导流条
具体实施方式
为减少水冷换热过程中的换热死角，使得冷却水套和燃烧室管道温度更为均匀，从而提高换热冷却效果，并减少管道开裂、气蚀情况的发生，本发明实施例提供了一种水冷管道结构。为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，以下举实施例对本发明作进一步详细说明。
参考图1、图2和图3，本发明实施例提供的水冷管道结构，包括外筒1和内筒2形成的双层管道，以及设置于双层管道两端的进水管3、出水管4和两个管道连接件5，其中，外筒1和内筒2之间的间隙与进水管3、出水管4构成了换热通道12，换热通道12内设置有导流构件6。
本发明实施例提供的水冷管道结构，外筒和内筒之间的间隙与进水管、出水管构成了换热通道，且换热通道内设置有导流构件，导流构件引导换热通道中的换热流体规范流动，从而减少水冷换热过程中的换热死角，使得冷却水套和燃烧室管道温度更为均匀，提高水冷换热冷却效果，并减少管道开裂、气蚀情况的发生。
其中，换热流体在换热通道中流动并与内筒壁之间进行热交换达到水冷换热的目的。换热流体的选择为具有较大比热容的流体材料，包括水、油或汞等非易燃易爆液体。考虑到热稳定性、比热容、获取难易程度、成本等因素，本发明实施例优选采用水作为换热流体。
在本发明一具体实施例中，如图2所示，该水冷管道结构包括外筒1和内筒2形成的双层管道，以及设置于双层管道两端的进水管3、出水管4和两个管道连接件5，其中，外筒1和内筒2之间的间隙与进水管3、出水管4构成了换热通道12，换热通道12内设置有导流构件6。水冷管道结构的换热通道12中的导流构件6包括多个间隔且交错设置的圆环形挡板61，相邻两个圆环形挡板61分别固定于外筒1或内筒2筒壁。间隔且交错设置的多个圆环形挡板使得换热流体在换热通道中流动的时候会遇到阻碍，从而促进换热流体的流动，只能从圆环形挡板与外筒或内筒筒壁之间的间隙通过，并且在换热通道中产生湍流，使得换热通道内的换热流体都进行流通，从而提高换热冷却效果，并减少管道开裂、气蚀情况的发生。另一方面，圆环形挡板还变相的提高了换热流体在进行热交换时的散热面积，进一步提高换热冷却效率。气蚀又称空蚀，为流体在高速流动和压力变化条件下，与流体接触的金属表面发生洞穴状腐蚀破坏的现象。
在本发明该具体实施例中，参考图2，优选将进水管3和出水管4分别设置于外筒1两端的外侧面。进水口和出水口设置于外筒两端，能够使得进水口进入换热通道的换热流体流经进水管和出水管之间的绝大段管体，从而提高换热效率；进水口和出水口设置于外筒外侧面能够远离内筒筒壁这个换热界面，从而保证换热流体进出换热通道时的顺畅。进一步的，参考图2，进水管3和出水管4与外筒1轴线方向呈40～60度，且进水管3和出水管4的轴线正对管道连接件5。该构造能够使得进水口的换热流体在进入换热通道时直接流经冲刷管道连接件，从而大幅度降低水冷管道结构和两端的管道连接件的温度，并在两端的换热流体死角处产生一定强度的湍流，从而提高换热冷却效果。
在本发明另一具体实施例中，如图3所示，该水冷管道结构包括外筒1和内筒2形成的双层管道，以及设置于双层管道两端的进水管3、出水管4和两个管道连接件5，其中，外筒1和内筒2之间的间隙与进水管3、出水管4构成了换热通道12，换热通道12内设置有导流构件6。该导流构件6为螺旋型导流条62。螺旋型导流条在换热通道内规划出一条螺旋型的换热流体通道，从而使得换热通道内的换热流体有规律地流动换热，从而提高换热效率。另一方面，螺旋型导流条还变相的提高了换热流体在进行热交换时的散热面积，进一步提高换热冷却效率。
在本发明另一优选的实施例中，如图3和图4所示，螺旋型导流条62截面为圆形且截面半径等于外筒1和内筒2筒壁间距。螺旋导流条将外筒和内筒之间的间隙完全填充，从而增大换热流体流动压力和流动速度，进一步提高换热效率。
更进一步的，参考图3，优选将进水管3和出水管4分别设置于外筒1两端的外侧面。进水口和出水口设置于外筒两端，能够使得进水口进入换热通道的换热流体流经进水管和出水管之间的绝大段管体，从而提高换热效率；进水口和出水口设置于外筒外侧面能够远离内筒筒壁这个换热界面，从而保证换热流体进出换热通道时的顺畅。参考图3，还可优选进水管3和出水管4与外筒1轴线方向呈40～60度，且进水管3和出水管4的轴线正对管道连接件5。该构造能够使得进水口的换热流体在进入换热通道时直接流经冲刷管道连接件，从而大幅度降低水冷管道结构和两端的管道连接件的温度，并在两端的换热流体死角处产生一定强度的湍流，从而提高换热冷却效果。
在本发明又一具体实施例中，进水管和出水管均与外筒焊接。进水管和出水管均与外筒焊接能够保证换热通道良好内的气密性，并防止进水管和出水管与外筒轴向的夹角角度产生变化影响换热效率。进一步的，本发明实施例中优选进水管截面积大于所述出水管截面积。这样由于在出水管管口处形成节流效应，有助于换热流体充满整个换热通道。本发明实施例中的换热流体还可优选采用循环使用的方式，即从出水管流出的换热流体经外界冷却之后可重新投入到进水管循环使用，从而减少换热流体的损耗、降低成本。
本发明实施例中不对水冷管道结构的各部件材质进行具体的限定。考虑到各部件热稳定性、比热容、获取难易程度、成本等因素，本发明实施例优选内筒和导流构件的材质为不锈钢。本发明实施例中不对管道连接件的具体类型和材质进行限定。参考图1，管道连接件优选为法兰连接件。其材质也优选为不锈钢。
显然，本领域的技术人员可以对本发明实施例进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。