CN114056361A - 一种用于高铁意外停电应急使用的通风管路及制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于高铁意外停电应急使用的通风管路及制造方法，涉及储能技术领域，能够在高铁意外停电的情况下，维持车厢内的温度。包括：通风管道、复合相变石蜡板和导热翅片；所述复合相变石蜡板贴附在通风管道的风道内壁面；所述导热翅片一端固定在所述通风管道的管道外壁上，并与所述通风管道内的风道连通，另一端与需要维持温度的空间连通。本发明提供的技术方案能够在高铁意外停电的情况下，提高用户体验。

Description

一种用于高铁意外停电应急使用的通风管路及制造方法

技术领域

本发明涉及储能技术领域，尤其涉及一种用于高铁意外停电应急使用的通风管路及制造方法。

背景技术

高铁是一种快捷、舒适的出行方式，目前已成为我国主要的出行交通工具。高铁意外停电时由于高铁为全封闭列车，在意外停电后不能随意打开车门和车窗，停电后车上的空调通风系统也会停止运行，而车内人员众多，车内空气温度会逐渐上升(或下降)，使车内人员感到憋闷燥热(寒冷)，更容易引起情绪的焦躁，进而带来不必要的麻烦。因此，亟需开发一套装置，能够在高铁意外停电的情况下，维持车厢内的温度。

发明内容

鉴于上述的分析，本发明实施例旨在提供一种用于高铁意外停电应急使用的通风管道路及制造方法，能够在高铁意外停电的情况下，维持车厢内的温度。

本发明的目的主要是通过以下技术方案实现的：

第一方面，本发明实施例提供了一种用于高铁意外停电应急使用的通风管路，包括：通风管道、复合相变石蜡板和导热翅片；

所述复合相变石蜡板贴附在通风管道的风道内壁面；

所述导热翅片一端固定在所述通风管道的管道外壁上，并与所述通风管道内的风道连通，另一端与需要维持温度的空间连通。

进一步地，所述复合相变石蜡板为单层或两层以上；

各所述复合相变石蜡板上涂有导热硅脂；

各所述复合相变石蜡板之间通过涂有导热硅脂的一侧连接；

所述复合相变石蜡板通过涂有导热硅脂的一侧与所述通风管道的管道壁贴附。

进一步地，所述导热翅片为多片，且相互平行设置，每个导热翅片均为微通道热管，微通道热管内部设有微通道槽道。

进一步地，所述微通道槽道内壁设有多个水滴形凸起，所述多个水滴形凸起为多排，且任意相邻两排交错排列。

进一步地，所述复合相变石蜡板包括：相变石蜡、聚乙烯、石墨烯和塑化剂。

进一步地，所述复合相变石蜡板中，石蜡的质量分数为90％～92％，聚乙烯的质量分数为1％～4％，石墨烯的质量分数为3％～5％，塑化剂的质量分数为1～4％。

进一步地，所述通风管道包括两层管壁，所述两层管壁之间存在间隙；

所述两层管壁之间的间隙内填充有所述复合相变石蜡板。

第二方面本发明实施例提供了一种用于高铁意外停电应急使用的通风管路的制造方法，用于制造第一方面所述的通风管路，包括如下步骤：

步骤1、制作带有两层管壁的通风管道，两层管壁之间存在间隙；

步骤2、根据所述通风管道两层管壁之间的距离和所述通风管道的尺寸和形状，制备复合相变石蜡板；

步骤3、在复合相变石蜡板表面涂覆导热硅脂，若复合相变石蜡板为单层，则直接将单层复合相变石蜡板填充到两层管壁之间的间隙内，以及直接将单层复合相变石蜡板贴附到所述通风管路的风道的内壁面上，若复合相变石蜡板为两层以上，则先在复合相变石蜡板上涂有导热硅脂，将复合相变石蜡板间逐层贴合，再将逐层贴合后的复合相变石蜡板填充到两层管壁之间的间隙内，以及将逐层贴合后的复合相变石蜡板贴附在所述通风管路的风道的内壁面上；

步骤4、在所述通风管道最外层管壁上设置导热翅片。

进一步地，步骤11、将石蜡、聚乙烯放入球磨机中球磨均匀，得到球磨混合物；

步骤12、将所述球磨混合物放入加热炉中，加热至75-85℃直至所述球磨混合物完全融化；

步骤13、在融化的所述球磨混合物中添加石墨烯，然后将所述加热炉放入超声振荡器中进行超声混合，时间为12h，期间所述加热炉的温度保持在75-85℃，所述加热炉的振荡频率为25～30kHz，得到浆料；

步骤14、将片式成型机表面温度加热至140-160℃，将步骤3所得的浆料均匀的铺在成型机表面，在浆料表面均匀的加入塑化剂，快速压制成型，再进行冷却，得到片状复合相变石蜡板。

进一步地，所述步骤11中，将聚乙烯溶解于石蜡中，球磨后得到球磨混合物，球磨混合物的粒径范围为1～10μm。

进一步地，得到的复合相变石蜡板的熔化潜热不小于150kJ/kg，导热系数为2～3W/m/k。

与现有技术相比，本发明至少可实现如下有益效果之一：

(1)在空调制冷时，通风管道的风道中温度降低，复合相变石蜡板凝固放出热量，复合相变石蜡板自身温度降低，从而实现蓄冷。在空调制热时，通风管道的风道中温度升高，复合相变石蜡板融化吸收热量，复合相变石蜡板自身温度升高，从而实现蓄热。当发生意外停电时，通风管道的风道中的温度会发生变化，复合相变石蜡板自身的状态也会相应的发生变化，进而释放之前存储的能量，再以空气为媒介，通过导热翅片(如平板状)将能量传递至需要维持温度的空间，从而实现该空间温度的相对稳定。

(2)复合相变石蜡板之间以及复合相变石蜡板与通风管道的管道壁之间均匀涂抹导热硅脂，用于连接固定和减小接触热阻，并增强复合相变石蜡板之间以及复合相变石蜡板与通风管道的管道壁之间的换热。

(3)导热翅片为相互平行设置的多片，且每个导热翅片均为微通道热管，微通道热管内部设有微通道槽道，导热翅片中的槽道设计为具有水滴形凸起，利用水滴的尖端增加气流的湍流程度。在多个槽道排列成多排，且任意相邻两排的槽道交错排列，实现对气流的充分扰动，增强换热效果，而水滴的流线型也减小槽道内换热介质的流动阻力。

(4)在复合相变石蜡板中加入塑化剂，使得使相变材料在发生相变时外观仍处于固体形态，且不会出现相变材料泄露或复合相变石蜡板在凝固时形状改变的问题。此外，塑化剂使得复合相变石蜡冷却后直接为板状，不需要另外准备用于填装复合相变石蜡的器具，节省了成本，降低了施工装配难度，提高了工业化生产的效率。

(5)复合相变石蜡板中的材料在加热熔解后，可以再次制成复合相变石蜡板，因此在通风管道老化或更换后，本申请实施例提供的复合相变石蜡板可以回收并再利用，节省了资源。

在本发明中，上述各技术方案之间还可以相互组合，以实现更多的优选组合方案。本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分优点可从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过说明书实施例以及附图中所特别指出的内容中来实现和获得。

附图说明

附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本发明的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件。

图1为本发明实施例提供的空调储能装置的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的导热翅片的水滴形的排列方式示意图。

附图标记：

1-通风管道；2-导热翅片；21-水滴形凸起；3-复合相变石蜡板。

具体实施方式

下面结合附图来具体描述本发明的优选实施例，其中，附图构成本申请一部分，并与本发明的实施例一起用于阐释本发明的原理，并非用于限定本发明的范围。

本实施例提供了一种用于高铁意外停电应急使用的通风管道路，如图1所示，包括：通风管道1、导热翅片2和复合相变石蜡板3。其中，通风管道1具有双层管壁。

多个复合相变石蜡板3填充在通风管道1的双层管壁之间的间隙内，图1中双层管壁之间的正六边形仅仅是为了表达空隙被复合相变石蜡板3填充，不能视为对复合相变石蜡板3形状的限定。复合相变石蜡板3的长宽高可以根据通风管道1的管道壁的内径和间隙的实际尺寸确定。复合相变石蜡板2可以单层或多层，各复合相变石蜡板2上涂有导热硅脂，各复合相变石蜡板2之间通过涂有导热硅脂的一侧连接，此外复合相变石蜡板2还要通过涂有导热硅脂的一侧与通风管道1的管道壁面连接。导热硅脂除了起到粘结作用之外，还能增强复合相变石蜡板之间以及复合相变石蜡板与通风管道的管道壁之间的换热。

现有空调系统的送风管路均采用普通的保温棉作为保温材料，只能起到防止冷量或热量损失的作用，而本发明实施例中的复合相变石蜡板在相变过程中可以吸收(或释放)大量的热量，且相变时温度变化范围非常小，因此，本发明实施例中的复合相变石蜡板既可以作为保温材料，防止冷量或热量损失，还能在空调送风过程中储存一定的能量。

导热翅片2一端固定在通风管道1的管道外壁上，并与通风管道的风道连通，另一端与需要维持温度的空间连通。微通道平板热管具有优异的热传导性能，能够将复合相变石蜡板3储存的能量不断传导至需要维持温度的空间中，以保证该空间的稳定性。导热翅片2为5～8mm厚的平板，长宽也可以根据通风管道1实际尺寸确定。

具体地，当高铁意外断电时，车内空调系统无法工作，通风管道1温度低于车内空气温度，导热翅片2将复合相变石蜡板3储存的冷量不断传导至车厢中，可在一定时间内保持车厢内温度的舒适性。

为了增加导热翅片2的能量传输效果，在导热翅片2中设置多个水滴形凸起21，如图2所示，水滴形凸起21的形状为水滴形，且多个水滴形凸起21排列成多排，且任意相邻两排的水滴形凸起21交错排列。当气流流经水滴形凸起21尖锐的一端时，会增加气流的湍流程度，从而增加热量交换。将多排水滴形凸起21按照图2中方式进行排列，使得管内各处的气流的湍流程度都会增加，使得能量交换更加充分，从而增加了导热翅片2的能量传输效果。将微通道槽道设计成球带串联的形式能够增大微通道槽道的表面积，从而提高热交换效率。

基于上述实施例展示的原理和结构，本发明实施例提供的通风管路作为空调储能装置除了应用于高铁，还能应用于数据中心、家居等多种场景。例如，数据中心对温度的要求非常高，且24小时不断电的开启空调。一旦空调意外断电，而维修人员不能及时赶到或修复时间较长会导致整个系统运行效率降低，甚至引发系统崩溃。采用上述装置可以为维修人员争取到更多的维修时间。此外，还可以利用空调储能装置存储的能量在某一段时间内代替部分空调对数据中心进行降温，以减少数据中心的耗电量和空调的工作时间，从而减少了能耗并延长了空调的寿命。

在家居场景中，长时间开空调影响人们的健康，当关上空调室内温度又会让人不舒适，那么利用上述空调通风管路作为空调储能装置，可以极大减少空调工作时间，从而节省能源消耗，又能满足用户对温度的要求。

在本发明实施例中，复合相变石蜡板包括：相变石蜡、聚乙烯、石墨烯和塑化剂。其中，石蜡的质量分数为90％～92％，聚乙烯的质量分数为1％～4％，石墨烯的质量分数为3％～5％，塑化剂的质量分数为1～4％。其中，相变石蜡主要用于相变。传统的相变材料在发生相变时一般都伴随形态的变化，如从固态和液态之间的转化。如果封装不好，一旦相变材料变成液态会带来材料泄露和再次凝固时变形等问题。因此，本发明实施例通过在相变材料(相变石蜡)中增加塑化剂，使相变材料在发生相变时外观仍处于固体形态，不会带来以上问题。此外，加入聚乙烯作为辅助成型材料，进一步优化相变后相变材料的形态，加入石墨烯作为高导热材料以提高复合相变石蜡板的导热性能。

在本发明实施例中，塑化剂使得复合相变石蜡冷却后直接为板状，不需要另外准备用于填装复合相变石蜡的器具，节省了成本，提高了用户体验。复合相变石蜡板中的材料在加热熔解后，可以再次制成复合相变石蜡板，因此本申请实施例提供的复合相变石蜡板可以回收并再利用，节省了资源。

本实施例提供了一种复合相变石蜡板的制造方法，包括以下步骤：

步骤1、将石蜡、聚乙烯放入球磨机中球磨均匀，得到球磨混合物。

具体地，将聚乙烯溶解于石蜡中，球磨后得到球磨混合物，球磨混合物的粒径范围为1～10μm。

步骤2、将所述球磨混合物放入加热炉中，加热至75-85℃左右，直至所述球磨混合物完全融化。

步骤3、在融化的所述球磨混合物中添加石墨烯，然后将所述加热炉放入超声振荡器中进行超声混合，时间为12h，期间所述加热炉的温度保持在75-85℃，所述加热炉的振荡频率为25～30kHz，得到浆料。

步骤4、将片式成型机表面温度加热至140-160℃，将步骤3所得的浆料均匀的铺在成型机表面，在浆料表面均匀的加入塑化剂，再进行冷却，得到片状复合相变石蜡板。

根据上述方法可以得到熔化潜热不小于150kJ/kg，导热系数为2～3W/m/k的复合相变石蜡板。

作为示例，本发明给出如下说明实施例用于说明复合相变石蜡板中各组分的质量含量。

实施例1

本实施例提供了一种复合相变石蜡板的制造方法，包括以下步骤：

步骤1、将90％的石蜡、4％的聚乙烯放入球磨机中球磨均匀，得到球磨混合物。

具体地，将聚乙烯溶解于石蜡中，球磨后得到球磨混合物，球磨混合物的粒径范围为8μm。

步骤2、将所述球磨混合物放入加热炉中，加热至80℃，直至所述球磨混合物完全融化。

步骤3、在融化的所述球磨混合物中添加5％的石墨烯，然后将所述加热炉放入超声振荡器中进行超声混合，时间为12h，期间所述加热炉的温度保持在80℃，所述加热炉的振荡频率为25kHz，得到浆料。

步骤4、将片式成型机表面温度加热至150℃，将步骤3所得的浆料均匀的铺在成型机表面，在浆料表面均匀的加入1％的塑化剂，再进行冷却，得到片状复合相变石蜡板。

根据上述方法可以得到熔化潜热为150kJ/kg，导热系数为3W/m/k的复合相变石蜡板。

实施例2

本实施例提供了一种复合相变石蜡板的制造方法，包括以下步骤：

步骤1、将91％的石蜡和3％聚乙烯放入球磨机中球磨均匀，得到球磨混合物；

具体地，将聚乙烯溶解于石蜡中，球磨后得到球磨混合物，球磨混合物的粒径范围为8μm。

步骤2、将所述球磨混合物放入加热炉中，加热至85℃，直至所述球磨混合物完全融化。

步骤3、在融化的所述球磨混合物中添加4％石墨烯，然后将所述加热炉放入超声振荡器中进行超声混合，时间为12h，期间所述加热炉的温度保持在85℃，所述加热炉的振荡频率为25kHz，得到浆料。

步骤4、将片式成型机表面温度加热至140℃，将步骤3所得的浆料均匀的铺在成型机表面，在浆料表面均匀的加入2％的塑化剂，再进行冷却，得到片状复合相变石蜡板。

根据上述方法可以得到熔化潜热为155kJ/kg，导热系数为2.5W/m/k的复合相变石蜡板。

实施例3

本实施例提供了一种复合相变石蜡板的制造方法，包括以下步骤：

步骤1、将92％石蜡和2％聚乙烯放入球磨机中球磨均匀，得到球磨混合物；

具体地，将聚乙烯溶解于石蜡中，球磨后得到球磨混合物，球磨混合物的粒径范围为8μm。

步骤2、将所述球磨混合物放入加热炉中，加热至82℃，直至所述球磨混合物完全融化。

步骤3、在融化的所述球磨混合物中添加3.5％石墨烯，然后将所述加热炉放入超声振荡器中进行超声混合，期间所述加热炉的温度保持在82℃，所述加热炉的振荡频率为25kHz，得到浆料。

步骤4、将片式成型机表面温度加热至148℃，将步骤3所得的浆料均匀的铺在成型机表面，在浆料表面均匀的加入塑化剂，再进行冷却，得到片状复合相变石蜡板。

根据上述方法可以得到熔化潜热为160kJ/kg，导热系数为2W/m/k的复合相变石蜡板。

实施例4

本实施例提供了一种用于高铁意外停电应急使用的通风管道路的制造方法，

步骤1、制作带有两层管壁且截面为矩形的通风管道，两层管壁之间的间隙为20mm，间隙为矩形，风道也为矩形。

步骤2、制作厚度(对应间隙的宽度)为10mm的矩形复合相变石蜡板。

在本发明实施例中，如图1所示，以通风管道左侧边为例，复合相变石蜡板的长高与通风管道的长高和具体工艺条件有关，例如通风管道具体长高分别为2m和1m，此时矩形复合相变石蜡板可以直接做成长2m，高1m的矩形板。如果通风管道的长高分别为6m和1m，那么可以做2块成长3m，高1m的矩形板或3块长2m，高1m的矩形板或者4块长1.5m，高1m的矩形板。此时决定复合相变石蜡板的长高不仅是通风管道的长高还有工艺条件，即当前工艺条件能否做出预设尺寸的复合相变石蜡板。

步骤3、先在复合相变石蜡板上涂有导热硅脂，先将两层复合相变石蜡板间相互贴合，再将贴合后的整个复合相变石蜡板填充在通风管路的两层管壁之间的间隙内，同时也可以在通风管道的矩形风道的内壁面上贴附矩形复合相变石蜡板。

在本发明实施例中，由于复合相变石蜡板具有很好的韧性和可塑性，可以适应通风管路的外形结构。因此在复合相变石蜡板两侧均匀涂抹导热硅脂后，直接塞进通风管道的两层管壁之间的空隙中。导热硅脂能确保复合相变石蜡板与通风管接触良好，以减小二者之间的接触热阻。

此外，可以将通风管道的最外层管壁设计可拆卸的结构，如此可以直接打开或拆卸最外层管壁，然后先安放复合相变石蜡板，最后再通过导热硅脂将最外层管壁与复合相变石蜡板粘结到一起。

步骤4、在通风管道最外层管壁上设置导热翅片。

在本发明实施例中，导热翅片与通风管道和使用场景有关，例如，通风管道越长，相应地导热翅片的数量越多。对于空间有限，人口密度较大的场景，如车厢，需要多布置导热翅片，以保证单位空间内的能量传递。对于人口密度较少的场景，如家居场景下，不需要布置太多的导热翅片。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于高铁意外停电应急使用的通风管路，其特征在于，包括：通风管道、复合相变石蜡板和导热翅片；

所述复合相变石蜡板贴附在通风管道的风道内壁面；

所述导热翅片一端固定在所述通风管道的管道外壁上，并与所述通风管道内的风道连通，另一端与需要维持温度的空间连通。

2.根据权利要求1所述的通风管路，其特征在于，

所述复合相变石蜡板为单层或两层以上；

各所述复合相变石蜡板上涂有导热硅脂；

各所述复合相变石蜡板之间通过涂有导热硅脂的一侧连接；

所述复合相变石蜡板通过涂有导热硅脂的一侧与所述通风管道的管道壁贴附。

3.根据权利要求1所述的通风管路，其特征在于，

所述导热翅片为多片，且相互平行设置，每个导热翅片均为微通道热管，微通道热管内部设有微通道槽道。

4.根据权利要求3所述的通风管路，其特征在于，

所述微通道槽道内壁设有多个水滴形凸起，所述多个水滴形凸起为多排，且任意相邻两排交错排列。

5.根据权利要求1所述的通风管路，其特征在于，

所述复合相变石蜡板包括：相变石蜡、聚乙烯、石墨烯和塑化剂。

6.根据权利要求5所述的通风管路，其特征在于，

所述复合相变石蜡板中，石蜡的质量分数为90％～92％，聚乙烯的质量分数为1％～4％，石墨烯的质量分数为3％～5％，塑化剂的质量分数为1～4％。

7.根据权利要求1所述的通风管路，其特征在于，

所述通风管道包括两层管壁，所述两层管壁之间存在间隙；

所述两层管壁之间的间隙内填充有所述复合相变石蜡板。

8.一种用于高铁意外停电应急使用的通风管路的制造方法，其特征在于，用于制造权利要求1-7任一项所述通风管路，包括如下步骤：

步骤1、制作带有两层管壁的通风管道，两层管壁之间存在间隙；

步骤2、根据所述通风管道两层管壁之间的距离和所述通风管道的尺寸和形状，制备复合相变石蜡板；

步骤3、在复合相变石蜡板表面涂覆导热硅脂，若复合相变石蜡板为单层，则直接将单层复合相变石蜡板填充到两层管壁之间的间隙内，以及直接将单层复合相变石蜡板贴附到所述通风管路的风道的内壁面上，若复合相变石蜡板为两层以上，则先在复合相变石蜡板上涂有导热硅脂，将复合相变石蜡板间逐层贴合，再将逐层贴合后的复合相变石蜡板填充到两层管壁之间的间隙内，以及将逐层贴合后的复合相变石蜡板贴附在所述通风管路的风道的内壁面上；

步骤4、在所述通风管道最外层管壁上设置导热翅片。

9.根据权利要求8所述的制造方法，其特征在于，所述复合相变石蜡板的制造方法，包括以下步骤：

步骤11、将石蜡、聚乙烯放入球磨机中球磨均匀，得到球磨混合物；

步骤12、将所述球磨混合物放入加热炉中，加热至75-85℃直至所述球磨混合物完全融化；

步骤13、在融化的所述球磨混合物中添加石墨烯，然后将所述加热炉放入超声振荡器中进行超声混合，时间为12h，期间所述加热炉的温度保持在75-85℃，所述加热炉的振荡频率为25～30kHz，得到浆料；

步骤14、将片式成型机表面温度加热至140-160℃，将步骤3所得的浆料均匀的铺在成型机表面，在浆料表面均匀的加入塑化剂，快速压制成型，再进行冷却，得到片状复合相变石蜡板。

10.根据权利要求9所述的制造方法，其特征在于，

所述步骤11中，将聚乙烯溶解于石蜡中，球磨后得到球磨混合物，球磨混合物的粒径范围为1～10μm。

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