[發明專利]一種用于減小高溫洞體紅外輻射的分離式熱管換熱系統

有效

• 申請號: 201310439458.2
• 申請日: 2013-09-24
• 公開（公告）號: CN103471194A
• 公開（公告）日: 2013-12-25
• 發明（設計）人: 薛志虎;陳思員;曲偉;鄧代英;俞繼軍;艾邦成
• 申請（專利權）人: 中國航天空氣動力技術研究院
• 主分類號: F24F5/00
• 分類號: F24F5/00;F28D15/02
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 安麗

技術領域

本發明屬于熱管技術領域，涉及一種用于減小高溫洞體排放的熱流體溫度的裝置及系統。

背景技術

目前一些重要的基地設施一般都布置在山體、沙漠、地下等具備良好隱蔽條件的位置，以求避開偵查飛機或衛星雷達的偵查和紅外探測。這些場所中開辟有大型工程洞體，進行相應的生產、實驗和防備任務。由于工程洞體內部有熱源，流出洞體氣流的溫度明顯高于環境溫度。洞體出口流體的溫度過高會表現出明顯的紅外輻射特性，易于被紅外探測發現，這會給工程洞體帶來極大的安全隱患。

這種安全隱患在冬季和夏季顯得尤為突出。在冬季，洞體外溫度相比其他季節要低，從而洞體內外的溫度差較大，紅外輻射特性非常明顯。因此，降溫需求在冬季就顯得最大。傳統的裝置或方法通過水汽噴淋或強制風冷的形式可以達到溫度降低要求，但由于需要龐大的電力或動力系統，相當于間接地引入了另外一種紅外輻射源。在夏季，洞體外環境溫度很高，洞體內外的溫差在全年最小，但在如此高的環境溫度下繼續降低溫度顯得難上加難。因此，降溫效率低的問題在夏季就顯得很突出。傳統的設備和方法在不引入高熱源設備的前提下無法有效地解決此類問題。

熱管是一種高效的傳熱部件，被稱為熱的“超導體”。熱管已成功地應用于航天器熱控制、電子設備冷卻、余熱回收、太陽能熱水器、永久凍土層的穩定以及地熱利用等具有傳熱需求的所有方面。分離式熱管換熱器結構簡單、無動力部件，不僅有較高的傳熱效率，且冷、熱側可以分開安裝、布置靈活，具有較強的工程適應性，可以實現遠距離傳熱，有效地解決大面積散熱的需求。

發明內容

本發明的技術解決問題：克服現有技術的不足，提出一套分離式熱管換熱系統，用于大型高溫洞體降溫，達到減小紅外輻射，消除設施目標存在的安全隱患。

本發明的目的是通過以下技術方案實現的：

一種用于減小高溫洞體紅外輻射的分離式熱管換熱系統，包括：組合蒸發段、集汽箱、蒸汽流通管道、冷凝段、分液箱和液體流通管道；

所述蒸汽流通管道將組合蒸發段、集汽箱和冷凝段連接為一個連通的整體，使得蒸汽經過組合蒸發段和集汽箱之后，流到冷凝段進行冷凝；

液體流通管道將冷凝段、分液箱和組合蒸發段連接為一個連通的整體，使得冷凝后生成的液體經過分液箱之后流轉回組合蒸發段再次循環。

組合蒸發段包括兩套蒸發器，一套為環形蒸發器，一套為柵欄蒸發器。

所述冷凝段采用對流散熱的方式工作。

冷凝段最低點處的海拔高度大于組合蒸發段最高點的海拔高度。

所述組合蒸發段、集汽箱、蒸汽流通管道、冷凝段、分液箱和液體流通管道的材料均為不銹鋼或鋁合金。

所述組合蒸發段的出口、集汽箱的入口、集汽箱的出口和冷凝段的入口均通過閥門與蒸汽流通管道連接；所述冷凝段的出口、分液箱的入口、分液箱的出口和組合蒸發段的入口均通過閥門與液體流通管道連接。

所述蒸汽流通管道的直徑大于液體流通管道的直徑。

本發明與現有技術相比具有以下優點：

1.采用分離式熱管換熱系統，洞體內大量熱量被集中在一起進行處理，相比熱量在空氣中摻混進行降溫而言，具備較強的針對性，降溫效果明顯；相比噴淋、強制風冷散熱，降溫效率非常高。

2.結構簡單，無動力部件。采用分離式熱管換熱系統，依靠熱管工質自身的相變驅動力和重力回流作用，就可實現連續穩定運轉，無需配套相關的電力設備和高功率動力設備。一方面系統結構簡單，裝配方便，易于實現工程應用；另一方面，相比傳統的噴淋、強制風冷散熱方式，不會引入額外的紅外輻射熱源。

3.熱、冷流體可以完全分離，實現遠程換熱。把加熱段和冷卻段分別布置在需要的位置，只增加直徑較小的汽、液連接管，與傳統的散熱方法相比，避免了大量換熱氣體的大管路輸送。分離式熱管換熱器可以將熱源的熱量輸送到較遠的地點散出，實現遠離現場的熱量傳輸，顯著降低紅外輻射。

4.加熱段、冷卻段傳熱面積比例可以大幅調整。分離型熱管換熱器的加熱段和冷卻段完全獨立分開，不僅可以改變換熱管的長度，還可以增加或減少管子的數量，這就可以使兩段面積可以調整的幅度大大增加，這是其他散熱方法無法做到的。

附圖說明

圖1為本發明換熱系統的結構示意圖；

圖2為本發明換熱系統的整體結構耦合圖；

圖3為本發明換熱系統的洞內系統裝置圖；

圖4為本發明換熱系統的環形蒸發器設計圖；

圖5為本發明換熱系統的柵欄蒸發器設計圖；