基于石墨烯发热线的高速列车一等座车厢电暖器制造技术

本实用新型专利技术提供一种基于石墨烯发热线的高速列车一等座车厢电暖器，包括外壳结构、加热单元以及温度控制系统；外壳结构上设有T型散热翅片、若干散热孔、侧方位网状散热孔、隔热板安置器、多个螺栓孔和石墨烯发热线安装槽；加热单元由石墨烯发热线组成；温度控制系统包括智能控制主机和温控器。本实用新型专利技术能够改善车厢内温度分布的均匀性、舒适性；还可以辐射出对有益于人体健康的远红外线，对人体风湿性关节炎、陈旧性腰腿疼、骨痛风湿等多种疾病起到一定的缓解及辅助治疗作用。到一定的缓解及辅助治疗作用。到一定的缓解及辅助治疗作用。

【技术实现步骤摘要】
基于石墨烯发热线的高速列车一等座车厢电暖器


[0001]本技术涉及采暖系统领域，尤其涉及一种基于石墨烯发热线的高速列车一等座车厢电暖器。

技术介绍

[0002]随着中国现代化的进程，高速铁路技术不断发展，乘客对于高铁乘坐舒适度的要求也不断提高，动车组的采暖系统已经大跨度地向高舒适性的方向发展。因此，车厢的热舒适性己经成为乘客评价出行方式的一个重要指标。但根据此前的调查数据显示，大多数乘客对于当前我国高速列车的热舒适性仍存在着某些方面的不满意，其中主要包括:
①
车厢内温度分布不均匀，如车厢垂向温度变化大，热辐射的范围不足，预热时间长；
②
气流组织分布不均匀，在空调附近时空气流速较快，到车厢端部时气流较慢；
③
室外气温变化时送风参数不能及时的调整，导致送风量不足。因此选择一种合理的采暖方式，能够较好的解决这些问题。通过选择合理的采暖方式，将温度、通风速度、空气湿度、采暖范围等因素控制在合理的范围内，可以有效地改善车厢内垂向温度变化大，气流组织分布不均等缺点。近年来，随着科学技术的迅速发展，出现了一种作为显示设备、太阳能电池和散热系统的理想材料—石墨烯，石墨烯是一种由sp2混合碳原子排列而成的二维六角形碳结构，而以石墨烯作为发热材料的采暖系统结构简单、可靠性高、蓄热量大、导热性好、升温迅速、温度分布均匀、理疗保健、安全可靠、寿命长、节能、环保及舒适性好，因此可以将石墨烯材料应用于高速列车车厢电暖器。

技术实现思路

[0003]根据上述提出的技术问题，而提供一种基于石墨烯发热线的高速列车一等座车厢电暖器。本技术采用石墨烯发热线进行发热，不仅可以提高热转换效率、提高加热速度，而且能够使车厢内温度，湿度分布均匀、舒适性高、节约能源、清洁卫生，同时还可以辐射出对有益于人体健康的远红外线，提高人体免疫力。本技术采用的技术手段如下：
[0004]一种基于石墨烯发热线的高速列车一等座车厢电暖器，包括：外壳结构、置于外壳结构内部的加热单元以及温度控制系统；
[0005]所述外壳结构上设有T型散热翅片、若干散热孔、侧方位网状散热孔、隔热板安置器、多个螺栓孔和石墨烯发热线安装槽，所述散热翅片设有38个，均设置在所述外壳结构的正面，平行阵列分布；所述散热孔的形状为中间矩形、两头圆形，设置在所述外壳结构的正面、顶部和底部，正面的上下横梁上各设有一排散热孔Ⅰ，位于所述散热翅片的上下两侧，顶部和底部各至少设有一排散热孔Ⅱ，所述散热孔Ⅰ与所述散热孔Ⅱ在长度方向上的中轴线垂直；所述侧方位网状散热孔安装于外壳结构侧面，呈网格分布，用于提高电暖器散热效率；所述隔热板安置器设置在所述外壳结构的背部，用来夹持隔热板，所述隔热板由热反射材料制成，其表面喷涂一层铝箔，所述隔热板的覆盖面长度为1180mm，宽度为360mm，基本覆盖电暖器的散热平面；所述螺栓孔开设在所述外壳结构的正面，位于所述散热翅片的左右
两侧，所述螺栓孔内配合连接有定位钉，所述定位钉配合连接有固定螺栓，通过定位钉和固定螺栓将电暖器固定于车体上；所述石墨烯发热线安装槽设有69个，均开设在所述外壳结构背部内壁上，用于固定石墨烯发热线；
[0006]所述加热单元由石墨烯发热线组成，采用左右两根间隔分布，循环流通加热的排列方式，每根所述石墨烯发热线以并联及局部串联的方式连接在电路上，并通过外壳结构和隔热板封装；
[0007]温度控制系统包括智能控制主机和温控器，所述智能控制主机放置于车厢内，负责接收控制信息，并将控制信息转为相应的控制命令，通过由ZigBee节点组成的无线网络发送到ZigBee终端模块；其上设置液晶屏幕，利用ZigBee技术将智能控制主机与温控器进行连接，显示所有车厢当前温度，并设置舒适温度；将ZigBee模块嵌入所述温控器中，ZigBee模块通过电暖器分布于列车全部车厢，每个ZigBee网络节点既可与监控对象(如传感器)连接直接进行数据采集与监控，在其信号的覆盖范围内同多个不承担网络信息中转任务的孤立子节点无线连接，还可自动中转其他网络节点所传的数据；所述温控器的单片机通过传感器检测出车厢内温度，并将其与设定的温度范围进行比较，通过一定的控制算法来控制继电器的开关动作，从而控制电暖器的开启和关闭，使车厢内的温度保持在一定范围内。
[0008]进一步地，所述外壳结构的总长度W为1180mm，宽度H为60mm，上横梁和下横梁的宽度H1为20mm。
[0009]进一步地，每个所述散热孔Ⅰ的宽度n为16mm，其矩形部分的长度h为35mm，两头圆形部分的半径R1为8mm，最边缘的散热孔Ⅰ的中轴线与外壳结构侧面的间距m为48mm；相邻两个所述散热孔Ⅰ的间距b为22mm。
[0010]进一步地，每个所述散热孔Ⅱ的宽度h1为10mm，其矩形部分的长度w为20mm，两头圆形部分的半径R2为5mm；相邻两个所述散热孔Ⅱ的间距b1为20mm。
[0011]进一步地，开启温控功能后，所述温控器能够时时监测车室内的温度，适时控制电暖器的开关，当车厢温度低于设定温度时，所述智能控制主机接到温度终端传来的信号后，通过所述温控器来开启电暖器系统；反之，当车厢温度高于设定温度时，所述智能控制主机接到温度终端传来的信号后，会通过所述温控器开启列车上空调的制冷系统。
[0012]较现有技术相比，本技术具有以下优点：
[0013]1、本技术提供的基于石墨烯发热线的高速列车一等座车厢电暖器，作为车厢内采暖系统，电热转换效率高、耐高温、耐氧化、使用寿命长；采用了石墨烯发热线进行发热，不仅可以提高热转换效率、提高加热速度，而且能够使车厢内温度、湿度分布均匀、舒适性高、节约能源、清洁卫生，同时还可以辐射出对有益于人体健康的远红外线，提高人体免疫力。
[0014]2、本技术提供的基于石墨烯发热线的高速列车一等座车厢电暖器，采用了石墨烯这一新型材料作为发热材料，材料蓄热量大，蓄热和传热性能的热稳定性也很好，电热转换效率高，具有极好的热传导性能；石墨烯也可作为超导体，令电流能够以零电阻通过；其不易老化、使用寿命长、耐高温、耐氧化、性能稳定、强度高、柔韧性好，能够改善车厢内温度分布均匀性、舒适性；同时它的抗菌性能好、清洁卫生，符合清洁能源的发展思路；相比于其他发热材料更加高效节能；使用安全，不会产生漏电危险。
[0015]3、本技术提供的基于石墨烯发热线的高速列车一等座车厢电暖器，用作发热元件的石墨烯属于石墨烯系列材料的初加工产品，成本较低。
[0016]4、本技术提供的基于石墨烯发热线的高速列车一等座车厢电暖器，升温快、预热时间短、蓄热量大，重量轻、体积薄，占用车厢的空间少；电热转换效率高、导热性能好，可以以热辐射的方式高效传热。
[0017]5、本技术提供的基于石墨烯发热线的高速列车一等座车厢电暖器，具备优异的平面制热性能，采暖时整个平面同步升温、连续供暖，空间热平衡效果好；安装和拆卸方便简单，车厢内可以选配液晶智能温控器，当车厢内温度低于舒适本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于石墨烯发热线的高速列车一等座车厢电暖器，其特征在于，包括：外壳结构、置于外壳结构内部的加热单元以及温度控制系统；所述外壳结构上设有T型散热翅片(4)、若干散热孔、侧方位网状散热孔(12)、隔热板安置器(5)、多个螺栓孔和石墨烯发热线安装槽，所述散热翅片(4)设有38个，均设置在所述外壳结构的正面，平行阵列分布；所述散热孔的形状为中间矩形、两头圆形，设置在所述外壳结构的正面、顶部和底部，正面的上下横梁上各设有一排散热孔Ⅰ(3)，位于所述散热翅片(4)的上下两侧，顶部和底部各至少设有一排散热孔Ⅱ(2)，所述散热孔Ⅰ(3)与所述散热孔Ⅱ(2)在长度方向上的中轴线垂直；所述侧方位网状散热孔(12)安装于外壳结构侧面，呈网格分布，用于提高电暖器散热效率；所述隔热板安置器(5)设置在所述外壳结构的背部，用来夹持隔热板(6)，所述隔热板(6)由热反射材料制成，其表面喷涂一层铝箔，所述隔热板(6)的覆盖面长度为1180mm，宽度为360mm；所述螺栓孔开设在所述外壳结构的正面，位于所述散热翅片(4)的左右两侧，所述螺栓孔内配合连接有定位钉(7)，所述定位钉(7)配合连接有固定螺栓(8)，通过定位钉(7)和固定螺栓(8)将电暖器固定于车体上；所述石墨烯发热线安装槽设有69个，均开设在所述外壳结构背部内壁上，用于固定石墨烯发热线(11)；所述加热单元由石墨烯发热线(11)组成，所述石墨烯发热线(11)的布局采用左右两根间隔分布，循环流通加热的排列方式，每根所述石墨烯发热线(11)以并联及局部串联的方式连接在电路上，并通过外壳结构和隔热板(6)封装；温度控制系统包括智能控制主机和温控器(9)，所述智能控制主机放置于车厢内，负责接收控制信息，并将控制信息转为相应的控制命令，通过由ZigBee节点组成的无线网络发送到ZigBee终端模块；其上设置液晶屏幕，利用ZigBee技术将智能控制主机与温控...

【专利技术属性】
技术研发人员：杜礼明，卞晨杰，
申请(专利权)人：大连交通大学，
类型：新型
国别省市：