用于真空管道磁悬浮运输系统的管道间隔式散热方法技术方案

本发明专利技术提供了一种用于真空管道磁悬浮运输系统的管道间隔式散热方法，该方法包括：将多个散热组件沿真空管道的长度方向间隔设置，任一散热组件均包括风冷换热器、冷却装置和动力单元；沿管道的方向间隔设置多个温度传感器；实时监测气流温度，当任一区域处的气流温度超过设定温度阈值范围时，真空管道内对应区域处的散热组件动作，冷却介质吸收对应区域处气流热量，冷却装置对携带热量的冷却介质进行冷却，冷却后的冷却介质重新送回至风冷换热器，重复上述过程，直至温度处于设定温度阈值范围内。应用本发明专利技术的技术方案，以解决现有技术中超长距离、超大管径的真空管道磁悬浮交通运输系统由于气动热带来的环境温度过高、安全性能差的技术问题。性能差的技术问题。性能差的技术问题。

【技术实现步骤摘要】
用于真空管道磁悬浮运输系统的管道间隔式散热方法


[0001]本专利技术涉及磁悬浮交通运输
，尤其涉及一种用于真空管道磁悬浮运输系统的管道间隔式散热方法。

技术介绍

[0002]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。
[0003]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。
[0004]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。
[0005]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。
[0006]针对真空管道磁悬浮交通运输系统，列车在管道内高速运行时，受管道壁面约束，管道内气体流动特性与开放空间截然不同，车身前方气体不能及时排向列车后方，随着列车的不断压缩，管内空气内能不断增加，空气温度不断上升；兼之管道内处于低压环境，传热特性与常规大气环境存在明显的差异。因此，若不对管内高温空气采取任何降温措施，有可能对管道内电气设备、结构设施造成安全隐患。
[0007]由于管道直径大、管线长，且运行过程中随着列车行进，高温空气温度、分布范围不断发生改变，若采用空气置换的方式，难以保证上千公里级管道真空压力，且所需风量巨大，电能投入高。

技术实现思路

[0008]本专利技术提供了一种用于真空管道磁悬浮运输系统的管道间隔式散热方法，能够解决现有技术中超长距离、超大管径的真空管道磁悬浮交通运输系统由于气动热带来的管道环境温度过高、安全性能差的技术问题。
[0009]根据本专利技术的一方面，提供了一种用于真空管道磁悬浮运输系统的管道间隔式散热方法，管道间隔式散热方法用于对真空管道磁悬浮运输系统的真空管道内的气流进行散热，管道间隔式散热方法包括：将多个散热组件沿真空管道的长度方向间隔设置，任一散热组件均包括风冷换热器、冷却装置和动力单元，风冷换热器包括冷却介质，冷却装置与风冷换热器连接，动力单元分别与风冷换热器和冷却装置连接；将任一散热组件的风冷换热器设置在真空管道内，将任一散热组件的冷却装置以及动力单元设置在真空管道外；沿真空管道的方向间隔设置多个温度传感器，多个温度传感器与多个散热组件一一对应设置；实时监测真空管道内的气流温度，当真空管道内任一区域处的气流温度超过设定温度阈值范围时，真空管道内对应区域处的散热组件动作，风冷换热器中的冷却介质吸收对应区域处气流所携带的热量，动力单元将携带热量的冷却介质送至冷却装置，冷却装置对携带热量的冷却介质进行冷却，动力单元将冷却后的冷却介质重新送回至风冷换热器以对气流进行散热，重复上述过程，直至对应区域处的气流温度处于设定温度阈值范围内。
[0010]进一步地，任一散热组件还包括第一管道、第二管道和第三管道，第一管道分别与风冷换热器和冷却装置连接，第二管道分别与冷却装置和动力单元连接，第三管道分别与动力单元和风冷换热器连接。
[0011]进一步地，在实时监测真空管道内的气流温度之前，管道间隔式散热方法还包括：在任一第一管道与真空管道的连接位置均设置第一密封元件，在任一第三管道与真空管道的连接位置均设置第二密封元件。
[0012]进一步地，第一管道为气体管道或液体管道。
[0013]进一步地，冷却装置对携带热量的冷却介质进行冷却具体包括：冷却装置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；冷却介质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。
[0014]进一步地，冷却装置包括风冷单元，风冷单元用于冷却冷却介质。
[0015]根据本专利技术的另一方面，提供了一种用于真空管道磁悬浮运输系统的管道间隔式散热方法，管道间隔式散热方法用于对真空管道磁悬浮运输系统的真空管道内的气流进行散热，管道间隔式散热方法包括：将多个风冷换热器沿真空管道的长度方向间隔设置在真空管道内，任一风冷换热器均包括冷却介质，将多个风冷换热器的一端均与冷却装置的一端连接，将多个风冷换热器的另一端均与动力单元的一端连接，将动力单元的另一端与冷却装置的另一端连接；将多个风冷换热器均设置在真空管道内，将冷却装置和动力单元均设置在真空管道外；沿真空管道的方向间隔设置多个温度传感器，温本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于真空管道磁悬浮运输系统的管道间隔式散热方法，其特征在于，所述管道间隔式散热方法用于对真空管道磁悬浮运输系统的真空管道内的气流进行散热，所述管道间隔式散热方法包括：将多个散热组件沿真空管道的长度方向间隔设置，任一所述散热组件均包括风冷换热器(10)、冷却装置(20)和动力单元(30)，所述风冷换热器(10)包括冷却介质，所述冷却装置(20)与所述风冷换热器(10)连接，所述动力单元(30)分别与所述风冷换热器(10)和所述冷却装置(20)连接；将任一所述散热组件的风冷换热器(10)设置在所述真空管道内，将任一所述散热组件的冷却装置(20)以及动力单元(30)设置在所述真空管道外；沿所述真空管道的方向间隔设置多个温度传感器，多个所述温度传感器与多个所述散热组件一一对应设置；实时监测所述真空管道内的气流温度，当所述真空管道内任一区域处的气流温度超过设定温度阈值范围时，所述真空管道内对应区域处的散热组件动作，风冷换热器(10)中的冷却介质吸收对应区域处气流所携带的热量，所述动力单元(30)将携带热量的冷却介质送至所述冷却装置(20)，所述冷却装置(20)对携带热量的所述冷却介质进行冷却，所述动力单元(30)将冷却后的所述冷却介质重新送回至所述风冷换热器(10)以对气流进行散热，重复上述过程，直至对应区域处的气流温度处于设定温度阈值范围内。2.根据权利要求1所述的用于真空管道磁悬浮运输系统的管道间隔式散热方法，其特征在于，任一所述散热组件还包括第一管道(40)、第二管道(50)和第三管道(60)，所述第一管道(40)分别与所述风冷换热器(10)和所述冷却装置(20)连接，所述第二管道(50)分别与所述冷却装置(20)和所述动力单元(30)连接，所述第三管道(60)分别与所述动力单元(30)和所述风冷换热器(10)连接。3.根据权利要求2所述的用于真空管道磁悬浮运输系统的管道间隔式散热方法，其特征在于，在实时监测所述真空管道内的气流温度之前，所述管道间隔式散热方法还包括：在任一所述第一管道(40)与真空管道的连接位置均设置第一密封元件，在任一所述第三管道(60)与真空管道的连接位置均设置第二密封元件。4.根据权利要求2或3所述的用于真空管道磁悬浮运输系统的管道间隔式散热方法，其特征在于，所述第一管道(40)为气体管道或液体管道。5.根据权利要求4所述的用于真空管道磁悬浮运输系统的管道间隔式散热方法，其特征在于，所述冷却装置(20)对携带热量的所述冷却介质进行冷却具体包括：所述冷却装置(20)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；...

【专利技术属性】
技术研发人员：张娜，毛凯，刘德刚，赵明，李少伟，薄靖龙，张红生，马鹏程，李恒，
申请(专利权)人：中国航天科工飞航技术研究院中国航天海鹰机电技术研究院，
类型：发明
国别省市：