[发明专利]一种用于高温壁面的冷却热防护装置

权利要求书

1.一种用于高温壁面的冷却热防护装置，其特征在于，所述装置包括：

喷管加速结构、支撑骨架和外壳；所述喷管加速结构通过所述支撑骨架与所述外壳连接，所述喷管加速结构与冷却剂供给系统连接；

所述支撑骨架用于支撑所述外壳；

所述喷管加速结构用于对冷却剂提速至超声速状态后喷出，喷出后的冷却剂对外壳进行冲击冷却换热，带走热量；

其中，所述喷管加速结构包括：

带有N个拉瓦尔喷管的支撑结构，其中，N为大于1的正整数；N个所述拉瓦尔喷管阵列设置，所述支撑骨架设置在所述支撑结构上，各所述拉瓦尔喷管的入口与所述冷却剂供给系统连通；

所述支撑结构用于支撑所述支撑骨架；

所述拉瓦尔喷管用于将冷却剂提速至超声速状态后喷出；

所述支撑骨架包括：

m根第一横向支撑架和n根第一纵向支撑架，m根所述第一横向支撑架和n根所述第一纵向支撑架垂直交叉设置，其中，m、n均为大于1的正整数；m根所述第一横向支撑架、n根所述第一纵向支撑架、支撑结构与所述外壳形成的N个空间为N个换热腔室，各所述换热腔室与各所述拉瓦尔喷管的出口连通；

各所述拉瓦尔喷管喷出的冷却剂在所述换热腔室中对所述外壳进行冲击冷却，冲击冷却后与所述支撑骨架进行对流换热，带走热量。

2.根据权利要求1所述的用于高温壁面的冷却热防护装置，其特征在于，所述外壳包括外承载结构、m根第二横向支撑架、n根第二纵向支撑架和M个排气槽，其中，M为大于1的正整数；

m根所述第二横向支撑架和n根所述第二纵向支撑架垂直交叉设置在所述外承载结构上，m根所述第二横向支撑架与m根所述第一横向支撑架对应设置且连接，n根所述第二纵向支撑架与n根所述第一纵向支撑架对应设置且连接；

M个所述排气槽贯穿所述外承载结构，用于将换热后的冷却剂排出。

3.根据权利要求1所述的用于高温壁面的冷却热防护装置，其特征在于，所述带有N个所述拉瓦尔喷管的所述支撑结构通过锻造、铸造、切削或3D打印方式一体化加工。

4.根据权利要求1所述的用于高温壁面的冷却热防护装置，其特征在于，所述外壳内侧为微纳米级强化换热结构。

5.根据权利要求4所述的用于高温壁面的冷却热防护装置，其特征在于，所述微纳米级强化换热结构为激光刻蚀形成的方柱阵列。

6.根据权利要求5所述的用于高温壁面的冷却热防护装置，其特征在于，在所述方柱阵列表面生长纳米线结构。

7.根据权利要求6所述的用于高温壁面的冷却热防护装置，其特征在于，所述方柱阵列的高度为40μm、宽度为20μm；所述纳米线结构的高度为1μm、直径为100nm。

8.根据权利要求2所述的用于高温壁面的冷却热防护装置，其特征在于，所述排气槽为长方形、正方形、三角形、圆形和雪花形中至少一种。