[发明专利]一种用于减小高温洞体红外辐射的分离式热管换热系统

说明书

技术领域

本发明属于热管技术领域，涉及一种用于减小高温洞体排放的热流体温度的装置及系统。

背景技术

目前一些重要的基地设施一般都布置在山体、沙漠、地下等具备良好隐蔽条件的位置，以求避开侦查飞机或卫星雷达的侦查和红外探测。这些场所中开辟有大型工程洞体，进行相应的生产、实验和防备任务。由于工程洞体内部有热源，流出洞体气流的温度明显高于环境温度。洞体出口流体的温度过高会表现出明显的红外辐射特性，易于被红外探测发现，这会给工程洞体带来极大的安全隐患。

这种安全隐患在冬季和夏季显得尤为突出。在冬季，洞体外温度相比其他季节要低，从而洞体内外的温度差较大，红外辐射特性非常明显。因此，降温需求在冬季就显得最大。传统的装置或方法通过水汽喷淋或强制风冷的形式可以达到温度降低要求，但由于需要庞大的电力或动力系统，相当于间接地引入了另外一种红外辐射源。在夏季，洞体外环境温度很高，洞体内外的温差在全年最小，但在如此高的环境温度下继续降低温度显得难上加难。因此，降温效率低的问题在夏季就显得很突出。传统的设备和方法在不引入高热源设备的前提下无法有效地解决此类问题。

热管是一种高效的传热部件，被称为热的“超导体”。热管已成功地应用于航天器热控制、电子设备冷却、余热回收、太阳能热水器、永久冻土层的稳定以及地热利用等具有传热需求的所有方面。分离式热管换热器结构简单、无动力部件，不仅有较高的传热效率，且冷、热侧可以分开安装、布置灵活，具有较强的工程适应性，可以实现远距离传热，有效地解决大面积散热的需求。

发明内容

本发明的技术解决问题：克服现有技术的不足，提出一套分离式热管换热系统，用于大型高温洞体降温，达到减小红外辐射，消除设施目标存在的安全隐患。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种用于减小高温洞体红外辐射的分离式热管换热系统，包括：组合蒸发段、集汽箱、蒸汽流通管道、冷凝段、分液箱和液体流通管道；

所述蒸汽流通管道将组合蒸发段、集汽箱和冷凝段连接为一个连通的整体，使得蒸汽经过组合蒸发段和集汽箱之后，流到冷凝段进行冷凝；

液体流通管道将冷凝段、分液箱和组合蒸发段连接为一个连通的整体，使得冷凝后生成的液体经过分液箱之后流转回组合蒸发段再次循环。

组合蒸发段包括两套蒸发器，一套为环形蒸发器，一套为栅栏蒸发器。

所述冷凝段采用对流散热的方式工作。

冷凝段最低点处的海拔高度大于组合蒸发段最高点的海拔高度。

所述组合蒸发段、集汽箱、蒸汽流通管道、冷凝段、分液箱和液体流通管道的材料均为不锈钢或铝合金。

所述组合蒸发段的出口、集汽箱的入口、集汽箱的出口和冷凝段的入口均通过阀门与蒸汽流通管道连接；所述冷凝段的出口、分液箱的入口、分液箱的出口和组合蒸发段的入口均通过阀门与液体流通管道连接。

所述蒸汽流通管道的直径大于液体流通管道的直径。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

1.采用分离式热管换热系统，洞体内大量热量被集中在一起进行处理，相比热量在空气中掺混进行降温而言，具备较强的针对性，降温效果明显；相比喷淋、强制风冷散热，降温效率非常高。

2.结构简单，无动力部件。采用分离式热管换热系统，依靠热管工质自身的相变驱动力和重力回流作用，就可实现连续稳定运转，无需配套相关的电力设备和高功率动力设备。一方面系统结构简单，装配方便，易于实现工程应用；另一方面，相比传统的喷淋、强制风冷散热方式，不会引入额外的红外辐射热源。

3.热、冷流体可以完全分离，实现远程换热。把加热段和冷却段分别布置在需要的位置，只增加直径较小的汽、液连接管，与传统的散热方法相比，避免了大量换热气体的大管路输送。分离式热管换热器可以将热源的热量输送到较远的地点散出，实现远离现场的热量传输，显著降低红外辐射。

4.加热段、冷却段传热面积比例可以大幅调整。分离型热管换热器的加热段和冷却段完全独立分开，不仅可以改变换热管的长度，还可以增加或减少管子的数量，这就可以使两段面积可以调整的幅度大大增加，这是其他散热方法无法做到的。

附图说明

图1为本发明换热系统的结构示意图；

图2为本发明换热系统的整体结构耦合图；

图3为本发明换热系统的洞内系统装置图；

图4为本发明换热系统的环形蒸发器设计图；

图5为本发明换热系统的栅栏蒸发器设计图；