CN114518006A - 管道壁面套管式冷却循环散热系统及磁悬浮运输系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种管道壁面套管式冷却循环散热系统及磁悬浮运输系统，该系统包括液冷水套、第一动力单元、储水站、第二动力单元和冷却组件，液冷水套包覆在真空管道的整体外侧面，液冷水套具有液态水容纳腔、进水口和出水口，进水口设置在液冷水套的一端，出水口设置在液冷水套的另一端，储水站的一端通过第一动力单元与液冷水套的进水口连接，储水站的另一端与液冷水套的出水口连接，第一动力单元用于将储水站内存储的液态水运送至液冷水套，冷却组件通过第二动力单元与储水站连接，冷却组件用于对储水站内的液态水进行冷却。应用本发明的技术方案，以解决现有技术中真空管道壁面冷却不均匀、电能投入大且需要回收冷却液的技术问题。

Description

管道壁面套管式冷却循环散热系统及磁悬浮运输系统

技术领域

本发明涉及磁悬浮交通运输技术领域，尤其涉及一种管道壁面套管式冷却循环散热系统及磁悬浮运输系统。

背景技术

目前真空管道磁悬浮交通运输系统处于探索阶段，其管道散热技术尚无现成经验可参考。散热方式的选择取决于多重因素，如设备总发热量、设备允许热量、工作环境、设备的安装方式与布局等。按散热能力的不同，主要的冷却方式有空气冷却和液体冷却，具体如图2所示。

空气冷却分为自然冷却和强制冷却。自然冷却是指不使用任何外部辅助能量的情况下，利用设备的热传导、对流和辐射等传热方式，实现发热设备向周围环境散热进而达到冷却的目的。一般对温度控制要求不高、设备发热的热流密度不大的低功耗器件和部件，以及密封或密集组装的器件，不宜(或不需要)采取其他冷却方式的情况下，都采用此种方式。强制冷却是使用风扇等器件使发热设备周边的空气形成强迫对流，从而将设备散发的热量带走。如果设备之间的空间适合空气流动或适于安装局部散热器，可尽量使用这种方法。

直接液体冷却是指让冷却液直接与发热设备紧密接触，电气设备将耗散的热量直接传递给冷却液，再由冷却液传给壳体或者换热器中，最后由壳体或换热器将热量散发出去。典型的冷却形式有射流冲击式、喷淋式。射流冲击冷却是指利用流体法向冲击设备表面，形成很薄的速度层和边界层，由于单个喷嘴喷射冲击冷却会在换热表面上产生较大的温度梯度，为降低梯度采用整列多喷嘴射流冲击冷却时，会导致整个冷却系统结构复杂化。喷雾冷却是通过喷嘴把液体雾化成一滴滴的液滴，然后喷射撞击换热表面的一种冷却方式。喷嘴雾化后的液滴在热源表面形成一层薄液膜，液滴对液膜产生一定的扰动使得液膜内产生汽化核心，依靠液膜的对流蒸发和液膜内气泡的相变过程带走热源表面的热量。其优点是可增加空间温度均匀性，在很少的冷却剂需求下，可实现更高的换热效率，缺点是喷嘴易阻塞、腐蚀等。

间接液体冷却方式，冷却液并不与设备直接接触，而是将电气设备装在一个由液体冷却的冷板上。热量通过热传导、对流或辐射由设备传至冷板，再由冷板传给冷却液，由冷却液把热量带走。典型的冷却形式为泵驱动液体循环、热管。泵驱动液体循环是指在热源表面安装冷却液流动管路或换热片，冷板内冷却液流经热源表面吸收热源释放的热量，通过循环流动的形式实现热量的转移。热管是一种利用工作流体相变实现热量传递的传热设备。热管的蒸发段贴装于发热设备表面，管芯内的工作液体受热蒸发，并带走热量，该热量为工作液体的蒸发潜热，蒸汽从中心通道流向热管的冷凝段，凝结成液体，同时放出潜热，在毛细力的作用下，液体回流到蒸发段。这样，就完成了一个闭合循环，从而将大量的热量从加热段传到散热段。其优点是需要空间小，不需要额外消耗动力，适用于高热流密度条件的散热。但是单套环路热管最大传热能力通常在1kW量级，若需满足大功率的散热需求，需并联多根热管，管路布置形式复杂，且其传热能力受传输距离限制，不适宜远距离设备散热。其次，常用的氨工质环路热管其理论控温水平在30℃至50℃，但由于蒸发器与发热表面接触热阻的存在，发热表面的温度通常高达70℃至80℃，影响实际控温水平。同时，环路热管成本较高，单套环路热管价格在几千至上万元不等，航天级别的环路热管价格在几万元左右，经济成本增加。因此热管方案可用于小规模、小功率电气设备散热。

针对真空管道磁悬浮交通运输系统，金属管壁磁涡发热量大，仅靠外环境的空气自然对流不满足散热需求，因此必须采取主动制冷措施。由于管道直径大、管线长，且运行过程中随着列车行进，发热位置不断发生改变，若采用沿途安装风机的方式进行强迫对流换热，管道壁面冷却不均匀，且冷却风量巨大，电能投入大；若采用喷淋式冷却方式，冷却效率高，但同样需要解决冷却液回收的问题。

发明内容

本发明提供了一种管道壁面套管式冷却循环散热系统及磁悬浮运输系统，能够解决现有技术中真空管道壁面冷却不均匀、电能投入大且需要回收冷却液的技术问题。

根据本发明的一方面，提供了一种管道壁面套管式冷却循环散热系统，管道壁面套管式冷却循环散热系统用于对真空管道磁悬浮交通运输系统的真空管道进行散热，管道壁面套管式冷却循环散热系统包括：液冷水套，液冷水套包覆在真空管道的整体外侧面，液冷水套具有液态水容纳腔、进水口和出水口，液态水容纳腔用于容纳液态水，进水口设置在液冷水套的一端，出水口设置在液冷水套的另一端；第一动力单元和储水站，储水站的一端通过第一动力单元与液冷水套的进水口连接，储水站的另一端与液冷水套的出水口连接，第一动力单元用于将储水站内存储的液态水运送至液冷水套；第二动力单元和冷却组件，冷却组件通过第二动力单元与储水站连接，冷却组件用于对储水站内的液态水进行冷却。

进一步地，液冷水套具有螺旋形凹槽，螺旋形凹槽沿液冷水套的长度方向设置在液冷水套的内壁面上，螺旋形凹槽形成液态水容纳腔。

进一步地，管道壁面套管式冷却循环散热系统还包括隔热层，隔热层设置在液冷水套的外侧，隔热层用于防止冷却水套内的液态水的冷量流失。

进一步地，管道壁面套管式冷却循环散热系统还包括第一密封元件和第二密封元件，第一密封元件设置在液冷水套的进水口处，第二密封元件设置在液冷水套的出水口处，第一密封元件和第二密封元件均用于防止液冷水套内的液态水泄漏。

进一步地，管道壁面套管式冷却循环散热系统还包括第一温度传感器和流量调节阀，流量调节阀分别与液冷水套和储水站连接，第一温度传感器用于监测真空管道的壁面温度，管道壁面套管式冷却循环散热系统可根据真空管道的壁面温度调节流量调节阀的开度以保证真空管道壁面的散热效率。

进一步地，管道壁面套管式冷却循环散热系统还包括第三动力单元，第三动力单元分别与液冷水套的出水口和储水站连接，第三动力单元用于将液冷水套内吸收热量后的液态水送至储水站。

进一步地，管道壁面套管式冷却循环散热系统还包括第二温度传感器，第二温度传感器用于监测储水站内液态水的温度，当储水站内的液态水的温度超出液态水设定温度阈值范围时，管道壁面套管式冷却循环散热系统控制第二动力单元以通过冷却组件对储水站内的液态水进行冷却。

进一步地，冷却组件包括水箱、调节器、喷嘴和换热翅片，调节器分别与水箱和喷嘴连接，调节器用于调节水箱内的液态水以脉冲式地从喷嘴内喷出，喷嘴与换热翅片相对设置，喷嘴中喷出的水滴在换热翅片上形成水滴薄膜，水滴薄膜汽化以用于吸收储水站输出的液态水所携带的热量。

根据本发明的另一方面，提供了一种磁悬浮运输系统，磁悬浮运输系统包括管道结构、轨道梁结构和管道壁面套管式冷却循环散热系统，管道壁面套管式冷却循环散热系统为如上所述的管道壁面套管式冷却循环散热系统，轨道梁结构用于为车辆提供运行轨道，轨道梁结构设置在管道结构的下部，管道结构与轨道梁结构相连接以形成管道本体，管道本体用于提供气密性真空管道环境，液冷水套与管道结构相适配，液冷水套包覆在管道结构的整体外侧面以对管道结构的壁面进行散热。

根据本发明的又一方面，提供了一种磁悬浮运输系统，磁悬浮运输系统包括整体式管道结构、轨道梁结构和管道壁面套管式冷却循环散热系统，管道壁面套管式冷却循环散热系统为如上所述的管道壁面套管式冷却循环散热系统，轨道梁结构用于为车辆提供运行轨道，轨道梁结构设置在整体式管道结构内，真空管道和液冷水套均为空心圆管结构，液冷水套包覆在真空管道的整体外侧面以对真空管道的壁面进行散热。

应用本发明的技术方案，提供了一种管道壁面套管式冷却循环散热系统，该冷却循环散热系统与现有技术相比，其利用低成本的冷却工质——自来水，通过合理的系统设计，可以解决超长距离、超大管径的真空管道磁悬浮交通运输系统由于气动热及金属管壁磁涡感应发热热带来的管道壁面散热问题，满足大功率的散热需求；通过液冷水套包覆在真空管道的整体外侧面，并通过液冷水套内的液态水对真空管道壁面进行降温，此种方式与现有沿途安装风机的方式相比，冷却更加均匀，且冷却效率高，无需投入过多电能；与喷淋式冷却方式相比，冷却方式简单可靠，无需回收冷却液。

附图说明

所包括的附图用来提供对本发明实施例的进一步的理解，其构成了说明书的一部分，用于例示本发明的实施例，并与文字描述一起来阐释本发明的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1示出了根据本发明的具体实施例提供的管道壁面套管式冷却循环散热系统的结构框图；

图2示出了现有技术中提供的冷却方法汇总示意框图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

10、液冷水套；10a、液态水容纳腔；10b、进水口；10c、出水口；20、第一动力单元；30、储水站；40、第二动力单元；50、冷却组件；60、隔热层；70、第三动力单元；80、第二温度传感器。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

如图1所示，根据本发明的具体实施例提供了一种管道壁面套管式冷却循环散热系统，该管道壁面套管式冷却循环散热系统用于对真空管道磁悬浮交通运输系统的真空管道进行散热，管道壁面套管式冷却循环散热系统包括液冷水套10、第一动力单元20、储水站30、第二动力单元40和冷却组件50，液冷水套10包覆在真空管道的整体外侧面，液冷水套10具有液态水容纳腔10a、进水口10b和出水口10c，液态水容纳腔10a用于容纳液态水，进水口10b设置在液冷水套10的一端，出水口10c设置在液冷水套10的另一端，储水站30的一端通过第一动力单元20与液冷水套10的进水口10b连接，储水站30的另一端与液冷水套10的出水口10c连接，第一动力单元20用于将储水站30内存储的液态水运送至液冷水套10，冷却组件50通过第二动力单元40与储水站30连接，冷却组件50用于对储水站30内的液态水进行冷却。

应用此种配置方式，提供了一种管道壁面套管式冷却循环散热系统，该冷却循环散热系统通过在真空管道的整体外侧面上包覆液冷水套，当真空管道的外壁面的温度超过设定管道壁面设定温度阈值范围时，第一动力单元动作以将储水站中的液态水送至液冷水套以对真空管道的壁面进行冷却并将吸热后的液态水送至储水站，第二动力单元将储水站内的吸热后的液态水送至冷却组件冷却并将冷却后的液态水重新送回至储水站；重复上述过程，直至真空管道的壁面温度处于管道壁面设定温度阈值范围。本发明所提供的散热系统与现有技术相比，其利用低成本的冷却工质——自来水，通过合理的系统设计，可以解决超长距离、超大管径的真空管道磁悬浮交通运输系统由于气动热及金属管壁磁涡感应发热热带来的管道壁面散热问题，满足大功率的散热需求；通过液冷水套包覆在真空管道的整体外侧面，并通过液冷水套内的液态水对真空管道壁面进行降温，此种方式与现有沿途安装风机的方式相比，冷却更加均匀，且冷却效率高，无需投入过多电能；与喷淋式冷却方式相比，冷却方式简单可靠，无需回收冷却液。

进一步地，在本发明中，为了实现对真空管道壁面的冷却，液冷水套10需要贴敷在真空管道的整个壁面。为了最大化冷却效果，可将液冷水套10的内壁面设置圆柱形凹槽，圆柱形凹槽作为液态水容纳腔10a以容纳液态水，此种方式能够对真空管道的整个壁面进行冷却，冷却效率高。

可替换地，也可将液冷水套10配置为具有螺旋形凹槽，螺旋形凹槽沿液冷水套10的长度方向设置在液冷水套10的内壁面上，螺旋形凹槽形成液态水容纳腔10a。此种方式通过螺旋形凹槽内的低温液态水对真空管道的外壁面进行冷却散热，冷却均匀性高，节约水量，且冷却效率高。

进一步地，在本发明中，为了防止冷却水套内的液态水冷量流失，可将管道壁面套管式冷却循环散热系统配置为还包括隔热层60，隔热层60设置在液冷水套10的外侧，隔热层60用于防止冷却水套内的液态水的冷量流失。作为本发明的一个具体实施例，隔热层60的材质包括铝箔、聚氨酯、玻璃纤维或石棉纸。

在本发明中，液冷水套的进水口通过液体管道与第一动力单元连接，液冷水套的出水口通过液体管道与储水站连接，为了防止连接处液态水泄露，可将管道壁面套管式冷却循环散热系统配置为还包括第一密封元件和第二密封元件，第一密封元件设置在液冷水套10的进水口10b处，第二密封元件设置在液冷水套10的出水口10c处，第一密封元件和第二密封元件均用于防止液冷水套10内的液态水泄漏。

此外，在本发明中，为了保证真空管道壁面的散热效率，可将管道壁面套管式冷却循环散热系统配置为还包括第一温度传感器和流量调节阀，流量调节阀分别与液冷水套10和储水站30连接，第一温度传感器用于监测真空管道的壁面温度，管道壁面套管式冷却循环散热系统可根据真空管道的壁面温度调节流量调节阀的开度以保证真空管道壁面的散热效率。

应用此种配置方式，当第一温度传感器监测到真空管道的壁面温度超过设定管道壁面设定温度阈值范围时，此时可增大流量调节阀的开度，以增大储水站30的输出水量，提高真空管道壁面的散热效率；当第一温度传感器监测到真空管道的壁面温度接近或处于设定管道壁面设定温度阈值范围时，此时可减小流量调节阀的开度，减小储水站的输出水量，此种方式既能够保证真空管道壁面的散热效率，又能够节约能源。

进一步地，在本发明中，为了提高真空管道壁面的散热效率，可将管道壁面套管式冷却循环散热系统配置为还包括第三动力单元70，第三动力单元70分别与液冷水套10的出水口10c和储水站30连接，第三动力单元70用于将液冷水套10内吸收热量后的液态水送至储水站30。

在此种配置方式下，当冷却水套内的液态水吸收真空管道壁面的热量后，在第三动力单元的作用下，可将吸热后的液态水送至储水站，并通过冷却组件进行冷却，冷却后的液态水在第一动力单元的作用下被重新送至冷却水套，此种方式提高了液态水的循环速率，进而提高了真空管道壁面的散热效率。

进一步地，在本发明中，为了能够对真空管道壁面进行高效散热，需要保证储水站内的液态水处于较低温度水平，具体地，管道壁面套管式冷却循环散热系统还包括第二温度传感器80，第二温度传感器80用于监测储水站30内液态水的温度，当储水站30内的液态水的温度超出液态水设定温度阈值范围时，管道壁面套管式冷却循环散热系统控制第二动力单元40以通过冷却组件50对储水站30内的液态水进行冷却。

进一步地，作为本发明的一个实施例，为了实现对液态水的冷却，可采用循环水冷方式对液态水进行冷却。具体地，冷却组件50包括水箱、调节器、喷嘴和换热翅片，调节器分别与水箱和喷嘴连接，调节器用于调节水箱内的液态水以脉冲式地从喷嘴内喷出，喷嘴与换热翅片相对设置，喷嘴中喷出的水滴在换热翅片上形成水滴薄膜，水滴薄膜汽化以用于吸收储水站30输出的液态水所携带的热量。

在此种配置方式下，冷却组件的水箱内的液态水在调节器的作用下以脉冲式地从喷嘴内喷出；喷嘴中喷出的水滴撞击带有换热翅片的一侧以形成水滴薄膜；液态水所携带的热量转移至水滴薄膜，水滴薄膜汽化闪蒸成液体蒸汽并排至大气中。

可替换地，作为本发明的其他实施例，也可采用强制风冷对液态水进行冷却。具体地，冷却组件包括风冷单元，风冷单元用于冷却液态水。风冷单元可包括风扇等器件，其使液态水周边的空气形成强迫对流，从而将液态水散发的热量带走。此外，也可采用高铁或者空调中的制冷系统作为冷却组件，此处不做限制。

根据本发明的另一方面，提供了一种磁悬浮运输系统，该磁悬浮运输系统包括管道结构、轨道梁结构和管道壁面套管式冷却循环散热系统，管道壁面套管式冷却循环散热系统为如上所述的管道壁面套管式冷却循环散热系统，轨道梁结构用于为车辆提供运行轨道，轨道梁结构设置在管道结构的下部，管道结构与轨道梁结构相连接以形成管道本体，管道本体用于提供气密性真空管道环境，液冷水套10与管道结构相适配，液冷水套10包覆在管道结构的整体外侧面以对管道结构的壁面进行散热。

应用此种配置方式，提供了一种磁悬浮运输系统，该系统采用本发明所提供的管道壁面套管式冷却循环散热系统进行真空管道壁面散热，液冷水套包覆在管道结构的整体外侧面，此种方式冷却均匀、电能投入小且无需回收冷却液，因此采用本发明的散热系统进行散热，能够极大地提高磁悬浮运输系统的工作性能。

此外，在本发明中，该磁悬浮运输系统通过将管道本体设置为分体的，管道结构和轨道梁结构相连接以用于提供气密性真空管道环境，此种方式使得管道结构的高度尺寸与宽度尺寸可以自由设计，互不影响。此外，在高架路段施工时，由于本发明所提供的分体式真空管道结构为分体式管道，因此位于下部的轨道梁结构在施工时其自身可形成架桥机的工作路线，当位于真空管道结构下部的轨道梁结构完成安装后再使用架桥机将上部的管道结构逐一安装到位即可，工程施工非常方便。

根据本发明的又一方面，提供了一种磁悬浮运输系统，磁悬浮运输系统包括整体式管道结构、轨道梁结构和管道壁面套管式冷却循环散热系统，管道壁面套管式冷却循环散热系统为如上的管道壁面套管式冷却循环散热系统，轨道梁结构用于为车辆提供运行轨道，轨道梁结构设置在整体式管道结构内，真空管道和液冷水套均为空心圆管结构，液冷水套包覆在真空管道的整体外侧面以对真空管道的壁面进行散热。

应用此种配置方式，提供了一种磁悬浮运输系统，该系统的真空管道为整体式管道结构，该系统采用本发明所提供的管道壁面套管式冷却循环散热系统进行真空管道壁面散热，液冷水套包覆在整体式管道结构的整体外侧面，此种方式冷却均匀、电能投入小且无需回收冷却液，因此采用本发明的散热系统进行散热，能够极大地提高磁悬浮运输系统的工作性能。

为了对本发明有进一步地了解，下面结合图1对本发明所提供的管道壁面套管式冷却循环散热系统进行详细说明。

如图1所示，根据本发明的具体实施例提供了一种管道壁面套管式冷却循环散热系统，该管道壁面套管式冷却循环散热系统包括液冷水套10、第一动力单元20、储水站30、第二动力单元40、冷却组件50、隔热层60、第三动力单元70、第二温度传感器80、第一密封元件、第二密封元件、第一温度传感器和流量调节阀，液冷水套10包覆在真空管道的整体外侧面，液冷水套10具有液态水容纳腔10a、进水口10b和出水口10c，液态水容纳腔10a用于容纳液态水，进水口10b设置在液冷水套10的一端，出水口10c设置在液冷水套10的另一端，储水站30的一端通过第一动力单元20与液冷水套10的进水口10b连接，储水站30的另一端通过第三动力单元70与液冷水套10的出水口10c连接，第一动力单元20用于将储水站30内存储的液态水运送至液冷水套10，冷却组件50通过第二动力单元40与储水站30连接，冷却组件50用于对储水站30内的液态水进行冷却，第三动力单元70用于将液冷水套10内吸收热量后的液态水送至储水站30。

隔热层60设置在液冷水套10的外侧，隔热层60用于防止冷却水套内的液态水的冷量流失。第一密封元件设置在液冷水套10的进水口10b处，第二密封元件设置在液冷水套10的出水口10c处，第一密封元件和第二密封元件均用于防止液冷水套10内的液态水泄漏。流量调节阀分别与液冷水套10和储水站30连接，第一温度传感器用于监测真空管道的壁面温度，管道壁面套管式冷却循环散热系统可根据真空管道的壁面温度调节流量调节阀的开度以保证真空管道壁面的散热效率。第二温度传感器80用于监测储水站30内液态水的温度，当储水站30内的液态水的温度超出液态水设定温度阈值范围时，管道壁面套管式冷却循环散热系统控制第二动力单元40以通过冷却组件50对储水站30内的液态水进行冷却。在本实施例中，可采用动力泵作为第一动力单元和第三动力单元，采用冷却泵作为第二动力单元。

采用本实施例所提供的管道壁面套管式冷却循环散热系统对真空管道壁面进行散热的流程具体如下。

步骤一，实时监测真空管道的壁面温度，当真空管道的壁面温度超过管道壁面设定温度阈值范围时，管道沿线安装的第一动力单元动作以将储水站中的低温液态水送至液冷水套以对真空管道的壁面进行冷却；

步骤二，第三动力单元将吸热后的高温液态水送至储水站内，第二动力单元将储水站内的吸热后的液态水泵送至配套的冷却组件冷却成所需温度后并将冷却后的液态水重新送回至储水站进行储存；

步骤三，储水站内存储的低温液态水在第一动力单元的作用下重新泵送至真空管道外壁安装的冷却水套内进行下一轮的换热，重复上述过程，直至真空管道的壁面温度处于管道壁面设定温度阈值范围。

综上所述，本发明提供了一种管道壁面套管式冷却循环散热系统，该散热系统与现有技术相比，其利用低成本的冷却工质——自来水，通过合理的系统设计，可以解决超长距离、超大管径的真空管道磁悬浮交通运输系统由于气动热及金属管壁磁涡感应发热热带来的管道壁面散热问题，满足大功率的散热需求；通过液冷水套包覆在真空管道的整体外侧面，并通过液冷水套内的液态水对真空管道壁面进行降温，此种方式与现有沿途安装风机的方式相比，冷却更加均匀，且冷却效率高，无需投入过多电能；与喷淋式冷却方式相比，冷却方式简单可靠，无需回收冷却液。

在本发明的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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 (10)

1.一种管道壁面套管式冷却循环散热系统，其特征在于，所述管道壁面套管式冷却循环散热系统用于对真空管道磁悬浮交通运输系统的真空管道进行散热，所述管道壁面套管式冷却循环散热系统包括：

液冷水套(10)，所述液冷水套(10)包覆在真空管道的整体外侧面，所述液冷水套(10)具有液态水容纳腔(10a)、进水口(10b)和出水口(10c)，所述液态水容纳腔(10a)用于容纳液态水，所述进水口(10b)设置在所述液冷水套(10)的一端，所述出水口(10c)设置在所述液冷水套(10)的另一端；

第一动力单元(20)和储水站(30)，所述储水站(30)的一端通过所述第一动力单元(20)与所述液冷水套(10)的进水口(10b)连接，所述储水站(30)的另一端与所述液冷水套(10)的出水口(10c)连接，所述第一动力单元(20)用于将所述储水站(30)内存储的液态水运送至所述液冷水套(10)；

第二动力单元(40)和冷却组件(50)，所述冷却组件(50)通过所述第二动力单元(40)与所述储水站(30)连接，所述冷却组件(50)用于对所述储水站(30)内的液态水进行冷却。

2.根据权利要求1所述的管道壁面套管式冷却循环散热系统，其特征在于，所述液冷水套(10)具有螺旋形凹槽，所述螺旋形凹槽沿所述液冷水套(10)的长度方向设置在所述液冷水套(10)的内壁面上，所述螺旋形凹槽形成所述液态水容纳腔(10a)。

3.根据权利要求1所述的管道壁面套管式冷却循环散热系统，其特征在于，所述管道壁面套管式冷却循环散热系统还包括隔热层(60)，所述隔热层(60)设置在所述液冷水套(10)的外侧，所述隔热层(60)用于防止所述冷却水套内的液态水的冷量流失。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的管道壁面套管式冷却循环散热系统，其特征在于，所述管道壁面套管式冷却循环散热系统还包括第一密封元件和第二密封元件，所述第一密封元件设置在所述液冷水套(10)的进水口(10b)处，所述第二密封元件设置在所述液冷水套(10)的出水口(10c)处，所述第一密封元件和所述第二密封元件均用于防止所述液冷水套(10)内的液态水泄漏。

5.根据权利要求4所述的管道壁面套管式冷却循环散热系统，其特征在于，所述管道壁面套管式冷却循环散热系统还包括第一温度传感器和流量调节阀，所述流量调节阀分别与所述液冷水套(10)和所述储水站(30)连接，所述第一温度传感器用于监测所述真空管道的壁面温度，所述管道壁面套管式冷却循环散热系统可根据所述真空管道的壁面温度调节所述流量调节阀的开度以保证真空管道壁面的散热效率。

6.根据权利要求5所述的管道壁面套管式冷却循环散热系统，其特征在于，所述管道壁面套管式冷却循环散热系统还包括第三动力单元(70)，所述第三动力单元(70)分别与所述液冷水套(10)的出水口(10c)和所述储水站(30)连接，所述第三动力单元(70)用于将所述液冷水套(10)内吸收热量后的液态水送至所述储水站(30)。

7.根据权利要求6所述的管道壁面套管式冷却循环散热系统，其特征在于，所述管道壁面套管式冷却循环散热系统还包括第二温度传感器(80)，所述第二温度传感器(80)用于监测所述储水站(30)内液态水的温度，当所述储水站(30)内的液态水的温度超出液态水设定温度阈值范围时，所述管道壁面套管式冷却循环散热系统控制所述第二动力单元(40)以通过所述冷却组件(50)对所述储水站(30)内的液态水进行冷却。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的管道壁面套管式冷却循环散热系统，其特征在于，所述冷却组件(50)包括水箱、调节器、喷嘴和换热翅片，所述调节器分别与所述水箱和所述喷嘴连接，所述调节器用于调节所述水箱内的液态水以脉冲式地从所述喷嘴内喷出，所述喷嘴与所述换热翅片相对设置，所述喷嘴中喷出的水滴在所述换热翅片上形成水滴薄膜，所述水滴薄膜汽化以用于吸收所述储水站(30)输出的液态水所携带的热量。

9.一种磁悬浮运输系统，其特征在于，所述磁悬浮运输系统包括管道结构、轨道梁结构和管道壁面套管式冷却循环散热系统，所述管道壁面套管式冷却循环散热系统为权利要求1至8中任一项所述的管道壁面套管式冷却循环散热系统，所述轨道梁结构用于为车辆提供运行轨道，所述轨道梁结构设置在所述管道结构的下部，所述管道结构与所述轨道梁结构相连接以形成管道本体，所述管道本体用于提供气密性真空管道环境，所述液冷水套(10)与所述管道结构相适配，所述液冷水套(10)包覆在管道结构的整体外侧面以对所述管道结构的壁面进行散热。

10.一种磁悬浮运输系统，其特征在于，所述磁悬浮运输系统包括整体式管道结构、轨道梁结构和管道壁面套管式冷却循环散热系统，所述管道壁面套管式冷却循环散热系统为权利要求1至8中任一项所述的管道壁面套管式冷却循环散热系统，轨道梁结构用于为车辆提供运行轨道，轨道梁结构设置在所述整体式管道结构内，所述真空管道和液冷水套(10)均为空心圆管结构，所述液冷水套(10)包覆在真空管道的整体外侧面以对所述真空管道的壁面进行散热。

Images