CN111806471A - 一种真空隧道散热装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种真空隧道散热装置，涉及隧道技术领域，包括：套设在真空隧道中的多根套管以及设置在套管外壁上的多个顶端封闭的散热管，散热管由套管外壁向斜上方或者正上方延伸设置，套管包括：间隔套设在一起的内管和外管，内管和外管之间形成两端封闭的容纳腔，容纳腔中设有液态相变传热工质，散热管设置在外管上并与容纳腔连通，该散热装置能够将管道内多余热能吸收－转换－传输－释放－传递，结构简单，可靠性高，无能耗；有效用于废热传递，稳定保障列车管道热环境。
Description
技术领域
本发明涉及隧道技术领域，具体涉及一种真空隧道散热装置。
背景技术
铁路在国家的经济和社会发展中起到了至关重要的作用。随着国家铁路网的建设和人民对时间要求的提高，铁路还要面临进一步提速的问题。当列车速度提高到400km/h以上时，空气阻力将占到总阻力的90％以上，严重影响列车运行的能耗问题；气动噪声随车速急剧增大，严重影响周边居住环境；横风等外界气候条件会加剧列车运行稳定性的安全隐患。诸如此类的问题对运行在常压下的高速列车而言会接踵而来，那么构建真空运营环境的设想应运而生，而地下空间真空管道列车的应用也会是将来研究领域的趋势。当管道内低真空度在0.1－0.4个大气压时，列车高速行驶会因与空气间摩擦产生大量的热，根据研究文献表面，管道内平均温度会达到80到100度。如果在封闭管道内，考虑到列车多次发车，热量一直累积并无法得到高效处理排放，导致管道热环境恶劣，对轨道，车身，以及安全行驶构成巨大威胁。
伴随着科技的发展及对真空管道超音速列车的深入研究，管道内大量气动热需要传递，由于目前在该领域的研究还处于探索阶段，当将来推广到实际应用中，用于管道传热的装置会成为真空管道超音速列车必要的辅助构件。
发明内容
本发明的目的在于提供一种真空隧道散热装置，该散热装置能够将管道内多余热能吸收－转换－传输－释放－传递，结构简单，可靠性高，无能耗；有效用于废热传递，稳定保障列车管道热环境。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：
一种真空隧道散热装置，包括：套设在真空隧道中的多根套管以及设置在套管外壁上的多个顶端封闭的散热管，散热管由套管外壁向斜上方或者正上方延伸设置，套管包括：间隔套设在一起的内管和外管，内管和外管之间形成两端封闭的容纳腔，容纳腔中设有液态相变传热工质，散热管设置在外管上并与容纳腔连通。
本方案提供了一种设置在真空隧道中的散热装置，套管设置在真空隧道中，并且多个套管沿真空隧道的延伸方向连续设置，套管的轮廓外形不做具体限制，可以与真空隧道的形状相匹配，横截面为圆形或者椭圆形，套管包括内管和外管，内外管之间形成容纳腔，容纳腔的两端密封，容纳腔中设有液态相变传热工质，液态相变传热工质可以在吸热时蒸发，在放热时冷凝，液态相比传热工质的种类不做具体限制，可以根据实际温度以及散热需求进行选取，可以选择：水、乙醇、甲醇等；外管上设有与容纳腔连通的散热管，列车运行产生的热量由内管传递给液态相变传热工质，液态相变传热工质吸收热量蒸发进入散热管中，并在散热管中冷凝成液体，由于散热管从外管的管壁处向正上方或者斜上方倾斜设置，从而使在散热管中冷凝的液态相变传热工质可以在重力作用下流回容纳腔，以此完成散热过程以及相变传热工质的循环过程。
进一步地，在本发明较佳的实施例中，外管上设有与容纳腔连通的连接管，散热管的下端与连接管密封连接。
外管的外壁上设有与散热管同向设置的一小段连接管，散热管的管径与连接管的管径相匹配，散热管的下端设置在连接管上从而实现散热管和外管的固定连接，散热管和连接管可以插接、卡接或者螺纹连接，但是无论何种方式连接，均应保证散热管与连接管之间密封连接。
进一步地，在本发明较佳的实施例中，连接管上设有套筒，套筒远离连接管的一端与散热管密封连接。
散热管通过套筒与连接管密封连接，此时散热管的管径和连接管的管径无需匹配，同样的，套筒与与连接管以及散热管之间可以采用插接、卡接或者螺纹连接，且保证连接处的密封性。
进一步地，在本发明较佳的实施例中，外管的外壁设有绝热保温层。
外管的外壁设置绝热保温层可以防止外界的热量传递给液态相变传热工质。
进一步地，在本发明较佳的实施例中，内管和散热管均为高导热耐腐蚀管。
内管采用高导热耐腐蚀管，可以提高真空隧道向液态相变传热工质的热传导效率，散热管采用高导热耐腐蚀管可以提高汽化的液态相变传热工质向外界的热传导效率。
进一步地，在本发明较佳的实施例中，散热管在外管的外壁上均匀分布设置。
散热管均匀设置在外管的外壁上有利于对真空隧道均匀散热。
本发明具有以下有益效果：
本发明提供了一种用于真空隧道的散热装置，该装置通过设置套管以及散热管，为液态相变传热工质提供循环回路，通过液态相变传热工质相变过程中的吸放热将真空隧道产生的热量传导出去，整个装置结构简单可靠，使用寿命长，整体传热效率高，启动速度快，并且工作过程不消耗额外能源，使用灵活，且无需过多维护，有效用于废热传递，稳定保障列车管道热环境。
附图说明
图1为实施例1中真空隧道散热装置的整体结构示意图；
图2为实施例1中真空隧道散热装置的纵截面剖视图；
图3为实施例2中真空隧道散热装置的纵截面剖视图；
图4为实施例3中真空隧道散热装置的纵截面剖视图。
其中：1－套管；11－内管；12－外管；121－连接管；13－容纳腔；2－散热管；3－套筒。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
实施例1
参照图1，一种真空隧道散热装置，包括：套设在真空隧道中的套管1以及设置在套管1外壁上的多个顶端封闭的散热管2，每根套管1的长度以及套管1的数量根据实际施工及隧道长度确定。
参照图1和图2，散热管2由套管1外壁向正上方延伸设置，在本实施例中，套管1和散热管2均为圆形管，套管1包括：间隔套设在一起的内管11和外管12，内管11和外管12之间形成两端封闭的容纳腔13，容纳腔13中设有液态相变传热工质。外管12的正上方的外壁上沿外管12的轴线延伸方向均匀间隔开设通孔，通孔的边缘设有竖直向上延伸的一小段与外管12一体成型的连接管121，连接管121上端设有套筒3，套筒3中设有散热管2，其中，套筒3与连接管121以及散热管2均采用螺纹连接，为保证密封性，在实际施工中，可以在连接处增加密封胶带、垫圈等密封零件，。
外管12的外壁设有绝热保温层，内管11和散热管2均为高导热耐腐蚀管。
下面结合图1和图2介绍该装置的工作原理及过程：
真空超音速列车驶过管道内产生的气动热直接释放到真空管道内，热量直接传递到真空管道壁面，即内管11的内壁面，内管11吸收热量并将热量传递给容纳腔13中的液态相变传热工质，液态相变传热工质吸热蒸发相变为蒸汽进入散热管2中，蒸汽在散热管2中放热冷凝，最终通过导热传递到散热管2外的介质中，释放热量之后，冷凝后的液态相变传热工质附着在散热管2的内壁上并在重力的作用下流回到容纳腔13中，整个工作状态下容纳腔13内的传热工质始终保持饱和等温的状态，从而实现蒸发－冷凝－蒸发的能量传输过程。
实施例2
本实施例与实施例1的不同之处在于散热管2的排列方式，在本实施例中，在实施例1中散热管2的基础上，在其两侧又增设了两排向斜上方倾斜设置的散热管2，并且，散热管2与连接管121直接插接，而不采用套筒3连接，增加了散热管2的数量，则可以提高散热效率，并且散热管2与连接管121插接，安装更加方便。
实施例3
本实施例与实施例1的不同之处在于，在实施例1中散热管2的两侧又增设了两排竖直向上设置的散热管2，增加了散热管2数量，提高散热效率，并且为施工提供了另一种散热管2排列方式，散热管2竖直设置，更便于施工中吊装。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种真空隧道散热装置，其特征在于，包括：套设在真空隧道中的多根套管(1)以及设置在所述套管(1)外壁上的多个顶端封闭的散热管(2)，所述散热管(2)由所述套管(1)外壁向斜上方或者正上方延伸设置，所述套管(1)包括：间隔套设在一起的内管(11)和外管(12)，所述内管(11)和所述外管(12)之间形成两端封闭的容纳腔(13)，所述容纳腔(13)中设有液态相变传热工质，所述散热管(2)设置在所述外管(12)上并与所述容纳腔(13)连通。
2.根据权利要求1所述的真空隧道散热装置，其特征在于，所述外管(12)上设有与所述容纳腔(13)连通的连接管(121)，所述散热管(2)的下端与所述连接管(121)密封连接。
3.根据权利要求2所述的真空隧道散热装置，其特征在于，所述连接管(121)上设有套筒(3)，所述套筒(3)远离所述连接管(121)的一端与所述散热管(2)密封连接。
4.根据权利要求1－3任一项所述的真空隧道散热装置，其特征在于，所述外管(12)的外壁设有绝热保温层。
5.根据权利要求4所述的真空隧道散热装置，其特征在于，所述内管(11)和所述散热管(2)均为高导热耐腐蚀管。
6.根据权利要求1所述的真空隧道散热装置，其特征在于，所述散热管(2)在所述外管(12)的外壁上均匀分布设置。
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2020
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