CN106381795A - 一种风冷热管强化换热高速公路路面降温冷却装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种风冷热管强化换热高速公路路面降温冷却装置，属于公路交通安全技术领域。本发明包括热管冷凝段、热管壳体、热管蒸发段、热管工质、焊接构件；单根热管由热管冷凝段与热管蒸发段组成，热管壳体里面充注热管工质，所述热管蒸发段置于高速公路面层里面，热管冷凝段直立于高速公路两侧护栏处；热管工质采用中、低温工质，置于高速公路面层里面的热管蒸发段倾斜敷设。本发明能充分利用环境空气作为天然冷源，利用热管从内部冷却高速公路路面，确保沥青在高温季节不变软，提高行车安全，并且不消耗常规能源。换热效率高、运行稳定、无运动部件，无需人工操作，可有效降低运行成本。
Description
技术领域
本发明涉及一种风冷热管强化换热高速公路路面降温冷却装置，属于公路交通安全技术领域。
背景技术
夏季，铺有黑色沥青混凝土的高速公路路面对太阳热辐射的吸收能力很强，路面吸热快，温升高。尤其是在南方，高温季节高速公路路面温度可高达40~60℃。沥青在高温下变软，加上行车重载的作用，将会使路面结构失稳，平整度大大降低，影响行车安全，并且会缩短道路使用寿命。目前，国内外均无高速公路路面冷却降温装置与技术的报导。
在高温季节，与高温季节高速公路路面40~60℃的温度温度相比，环境空气是一种天然的冷源，并且具有清洁、量大、使用方便等优点。另一方面，热管作为一种高效换热元件，具有单向传热、结构简单等优点。因此，采用热管换热，利用环境空气做天然冷源，从同时从内部和表面冷却高速公路路面，可有效降低高温季节高速公路路面温度，提高行车安全，并延长高速公路使用寿命。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：本发明提供一种风冷热管强化换热高速公路路面降温冷却装置，一方面在于充分利用环境空气作为天然冷源，利用热管从内部冷却高速公路路面，确保沥青在高温季节不变软，并且不消耗常规能源；另一方面利用热管换热元件进行自动单向传热，无运动部件，也无需人工操作，从而降低运行成本。
本发明技术方案是：一种风冷热管强化换热高速公路路面降温冷却装置，包括热管冷凝段1、热管壳体3、热管蒸发段4、热管工质5、焊接构件7；单根热管由热管冷凝段1与热管蒸发段4组成，热管壳体3里面充注热管工质5，所述热管蒸发段4置于高速公路面层6里面，热管冷凝段1直立于高速公路两侧护栏处；热管工质5采用中、低温工质，置于高速公路面层6里面的热管蒸发段4倾斜敷设，所述热管蒸发段4倾斜敷设的倾角a为3 º ~6º。
所述单根热管采用重力热管或带芯网的热管，热管工质5采用水或甲醇，热管壳体的材料采用铜、铝或不锈钢等金属制造。
热管的外径可在15mm~50mm之间，热管蒸发段4的长度约为高速公路路面宽度的一半，热管冷凝段1的长度与公路两侧的护栏等高。
所述单根热管采用L型，热管蒸发段4末端低于L型拐点处，并且拐点处位于路面以下10 mm -50mm，热管冷凝段1通过焊接构件7与公路两侧护栏通固定。
本发明的工作原理是：
以环境空气为冷源，利用热管的优良传热性能及单向传热的特点，高温季节强化冷却高速公路路面，从而提高行车安全。热管采用L型设计，热管蒸发段4置于高速公路路面层6里，热管冷凝段1置于高速公路两侧护栏处。高温季节高速公路路面层加热蒸发段的液态工质，使其温度升高而蒸发；蒸发后温度较高的气态工质上升至热管冷凝段1，被环境空气冷却，带走高速公路路面层的热量，从而对其冷却降温；冷凝后的液态工质流回热管蒸发段4，再次被高速公路路面层加热蒸发，如此循环往复，从内部冷却高速公路路面。与此同时，环境空气从表面也对高速公路路面进行冷却。由于热管的单向传热作用，当高速公路路面层的温度低于环境空气温度时，热管自动停止工作。
本发明的风冷热管强化换热的高速公路路面冷却降温装置根据高速公路所处的气候条件，由若干根热管元件组成。热管元件采用重力热管或带芯网的热管。为使高温季节热管蒸发段的液态工质能够快速蒸发，热管工质采用采用中、低温工质，如：水、甲醇等。热管的外径可在15mm~50mm之间，热管壳体的材料采用铜、铝或不锈钢等金属制造。热管蒸发段4的长度约为高速公路路面宽度的一半，热管冷凝段的长度与公路两侧的护栏等高。
本发明的风冷热管强化换热的高速公路路面冷却降温装置，置于高速公路面层里面的热管蒸发段倾斜敷设，倾角a为3 º ~6º，便于蒸发后的气态工质流向热管冷凝段1。热管蒸发段4末端低于L型拐点处，并且拐点处位于路面以下10 mm -50mm。热管冷凝段1通过焊接构件与公路两侧护栏通固定。
本发明的风冷热管强化换热的高速公路路面冷却降温装置，热管冷凝段1通过焊接构件与公路两侧护栏通固定。一方面可增加热管冷凝段1的换热面积，提高冷却效果。一方面，不影响高速公路的美观与使用安全。
本发明的风冷热管强化换热的高速公路路面冷却降温装置无运动部件，无需外界动力与人工操作，运行稳定。对高速公路路面的冷却通过热管蒸发段4低温液态工质受热蒸发→上升→冷凝段气态工质加热路面后冷凝→液态工质回流自动循环进行。
本发明的有益效果是：本发明能充分利用环境空气作为天然冷源，利用热管从内部冷却高速公路路面，确保沥青在高温季节不变软，提高行车安全，并且不消耗常规能源。此外，换热部件采用低温工质热管，换热效率高、运行稳定、无运动部件，无需人工操作，因而可有效降低运行成本。本发明涉及的高速公路路面冷却降温装置具有节能、运行成本低、可提高行车安全等优点。
附图说明
图1是本发明结构示意图；
图1中各标号：1-热管冷凝段、2-公路护栏、3-热管壳体、4-热管蒸发段、5-热管工质、6-高速公路面层、7-焊接构件、8-高速公路路基。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例，对本发明作进一步说明。
实施例1：如图1所示，一种风冷热管强化换热高速公路路面降温冷却装置，包括热管冷凝段1、热管壳体3、热管蒸发段4、热管工质5、焊接构件7；单根热管由热管冷凝段1与热管蒸发段4组成，热管壳体3里面充注热管工质5，所述热管蒸发段4置于高速公路面层6里面，热管冷凝段1直立于高速公路两侧护栏处；热管工质5采用中、低温工质，置于高速公路面层6里面的热管蒸发段4倾斜敷设，所述热管蒸发段4倾斜敷设的倾角a为3 º ~6º。
实施例2：如图1所示，一种风冷热管强化换热高速公路路面降温冷却装置，包括热管冷凝段1、热管壳体3、热管蒸发段4、热管工质5、焊接构件7；单根热管由热管冷凝段1与热管蒸发段4组成，热管壳体3里面充注热管工质5，所述热管蒸发段4置于高速公路面层6里面，热管冷凝段1直立于高速公路两侧护栏处；热管工质5采用中、低温工质，置于高速公路面层6里面的热管蒸发段4倾斜敷设，所述热管蒸发段4倾斜敷设的倾角a为3 º ~6º。
所述单根热管采用重力热管或带芯网的热管，热管工质5采用水或甲醇，热管壳体的材料采用铜、铝或不锈钢等金属制造。
实施例3：如图1所示，一种风冷热管强化换热高速公路路面降温冷却装置，包括热管冷凝段1、热管壳体3、热管蒸发段4、热管工质5、焊接构件7；单根热管由热管冷凝段1与热管蒸发段4组成，热管壳体3里面充注热管工质5，所述热管蒸发段4置于高速公路面层6里面，热管冷凝段1直立于高速公路两侧护栏处；热管工质5采用中、低温工质，置于高速公路面层6里面的热管蒸发段4倾斜敷设，所述热管蒸发段4倾斜敷设的倾角a为3 º ~6º。
所述单根热管采用重力热管或带芯网的热管，热管工质5采用水或甲醇，热管壳体的材料采用铜、铝或不锈钢等金属制造。
热管的外径可在15mm~50mm之间，热管蒸发段4的长度约为高速公路路面宽度的一半，热管冷凝段1的长度与公路两侧的护栏等高。
实施例4：如图1所示，一种风冷热管强化换热高速公路路面降温冷却装置，包括热管冷凝段1、热管壳体3、热管蒸发段4、热管工质5、焊接构件7；单根热管由热管冷凝段1与热管蒸发段4组成，热管壳体3里面充注热管工质5，所述热管蒸发段4置于高速公路面层6里面，热管冷凝段1直立于高速公路两侧护栏处；热管工质5采用中、低温工质，置于高速公路面层6里面的热管蒸发段4倾斜敷设，所述热管蒸发段4倾斜敷设的倾角a为3 º ~6º。
所述单根热管采用重力热管或带芯网的热管，热管工质5采用水或甲醇，热管壳体的材料采用铜、铝或不锈钢等金属制造。
热管的外径可在15mm~50mm之间，热管蒸发段4的长度约为高速公路路面宽度的一半，热管冷凝段1的长度与公路两侧的护栏等高。
所述单根热管采用L型，热管蒸发段4末端低于L型拐点处，并且拐点处位于路面以下10 mm-50mm，热管冷凝段1通过焊接构件7与公路两侧护栏通固定。
实施例5：如图1所示，一种风冷热管强化换热高速公路路面降温冷却装置，包括热管冷凝段1、热管壳体3、热管蒸发段4、热管工质5、焊接构件7；单根热管由热管冷凝段1与热管蒸发段4组成，热管壳体3里面充注热管工质5，所述热管蒸发段4置于高速公路面层6里面，热管冷凝段1直立于高速公路两侧护栏处；热管工质5采用中、低温工质，热管壳体3的材料采用铜，热管工质5采用纯净水。
应用于路面宽度为24m、面层厚度为1m、护栏高度为1.8m的高速公路路面冷却降温，热管采用重力热管，其外径为40mm，热管冷凝段1的长度为1.8m，热管蒸发段4的长度为12m。置于高速公路面层里面的热管蒸发段4倾斜敷设，倾角a为4 º，便于蒸发后的气态工质流向冷凝段。热管L型拐点处位于路面以下20 mm。热管冷凝段1通过焊接构件7与两侧公路护栏通2固定。热管的间距为0.5m。
在高温天气下，高速公路面层的热量加热蒸发段4中的液态工质5，使其温度升高而蒸发。蒸发后温度较高的气态工质密度变轻，上升至热管冷凝段1。在热管冷凝段1，温度较高的气态工质被环境空气冷却，冷凝成液体后靠重力流回热管蒸发段4，再次被高速公路面层的热量加热蒸发。如此循环往复，对高速公路面层降温冷却。在非高温天气条件下，由于热管为单向传热，当高速公路面层6的温度低于环境空气温度时，热管自行停止运行。
上面结合附图对本发明的具体实施例作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。
Claims (5)
1.一种风冷热管强化换热高速公路路面降温冷却装置，其特征在于：包括热管冷凝段（1）、热管壳体（3）、热管蒸发段（4）、热管工质（5）、焊接构件（7）；单根热管由热管冷凝段（1）与热管蒸发段（4）组成，热管壳体（3）里面充注热管工质（5），所述热管蒸发段（4）置于高速公路面层（6）里面，热管冷凝段（1）直立于高速公路两侧护栏处；热管工质（5）采用中、低温工质，置于高速公路面层（6）里面的热管蒸发段（4）倾斜敷设。
2.根据权利要求1所述的风冷热管强化换热高速公路路面降温冷却装置，其特征在于：所述单根热管采用重力热管或带芯网的热管，热管工质（5）采用水或甲醇，热管壳体的材料采用铜、铝或不锈钢等金属制造。
3.根据权利要求1或2所述的风冷热管强化换热高速公路路面降温冷却装置，其特征在于：热管的外径在15mm~50mm之间，热管蒸发段（4）的长度为高速公路路面宽度的一半，热管冷凝段（1）的长度与公路两侧的护栏等高。
4.根据权利要求1所述的风冷热管强化换热高速公路路面降温冷却装置，其特征在于：所述单根热管采用L型，热管蒸发段（4）末端低于L型拐点处，并且拐点处位于路面以下10mm-50mm，热管冷凝段（1）通过焊接构件（7）与公路两侧护栏通固定。
5.根据权利要求1所述的风冷热管强化换热高速公路路面降温冷却装置，其特征在于：所述热管蒸发段（4）倾斜敷设的倾角a为3 º ~6º。
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