一種南極發(fā)電艙的溫控裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種應(yīng)用于南極天文觀測站發(fā)電艙的溫控裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]南極內(nèi)陸地區(qū)能夠觀測到具有全球尺度特征的氣候環(huán)境變化信息，是開展極端環(huán)境下大氣觀測和冰芯研宄的理想?yún)^(qū)域。中國南極科考隊(duì)于2005年I月第一次登頂南極內(nèi)陸最高點(diǎn)Dome A地區(qū)，并逐步在該地區(qū)建立了我國第四座南極科考站-昆侖站。為實(shí)現(xiàn)對(duì)南極天文、氣象等的自動(dòng)觀測，需要安全可靠的科考支撐平臺(tái)提供保障?？瓶贾纹脚_(tái)的能源供給由位于發(fā)電艙內(nèi)的發(fā)電設(shè)備提供。但南極內(nèi)陸環(huán)境溫度極低，且氣候多變、晝夜溫差較大，因而要求發(fā)電艙具有良好的溫度控制調(diào)節(jié)功能。艙內(nèi)柴油機(jī)組在工作過程中排出的煙氣產(chǎn)生大量余熱，若將這部分余熱加以利用對(duì)于提高能源利用效率和保障艙內(nèi)儲(chǔ)油箱防凍保溫具有重要意義。另外，由于發(fā)電艙在進(jìn)行熱設(shè)計(jì)及熱管理時(shí)，以艙內(nèi)設(shè)備額定工作的散熱量為基準(zhǔn)，考慮到可能出現(xiàn)的極端低溫氣候條件以及艙內(nèi)設(shè)備產(chǎn)熱量少于額定工況時(shí)，艙內(nèi)溫度將低于設(shè)備正常工作的范圍內(nèi)，這將影響艙內(nèi)設(shè)備器件的安全可靠運(yùn)行。這就需要根據(jù)艙內(nèi)的實(shí)時(shí)溫度，通過溫控裝置對(duì)艙內(nèi)溫度進(jìn)行控制和調(diào)節(jié)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于提高能源利用效率、實(shí)現(xiàn)艙內(nèi)柴油儲(chǔ)油箱防凍處理以及保障南極發(fā)電艙內(nèi)溫度處于合理范圍，提供一種基于組合式熱管均溫系統(tǒng)和直燃式控溫系統(tǒng)的南極發(fā)電艙自動(dòng)溫控裝置。
[0004]技術(shù)方案
為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:
一種南極發(fā)電艙的溫控裝置，在發(fā)電艙內(nèi)設(shè)置有儲(chǔ)油箱以及發(fā)電機(jī)組，其特征在于:包括置于發(fā)電艙內(nèi)的組合式熱管均溫系統(tǒng)和直燃式控溫系統(tǒng)，所述的組合式熱管均溫系統(tǒng)包括環(huán)路脈動(dòng)熱管和軸向吸液芯熱管，所述軸向吸液芯熱管設(shè)置在儲(chǔ)油箱內(nèi)，所述環(huán)路脈動(dòng)熱管的冷凝段設(shè)置在所述的軸向吸液芯熱管的蒸發(fā)段，所述環(huán)路脈動(dòng)熱管的蒸發(fā)段設(shè)置在發(fā)電機(jī)組的排煙管上；所述直燃式控溫系統(tǒng)包括油閥、輸油管、感溫器、連桿以及溫控爐，所述油閥設(shè)置在所述儲(chǔ)油箱的出油口，在油閥的下端連接所述連桿，所述感溫器包括密封腔、設(shè)置在密封腔內(nèi)的相變材料以及位于密封腔內(nèi)且在所述相變材料體積變化時(shí)能夠在所述密封腔內(nèi)移動(dòng)的隔板，所述連桿的另一端連接在所述隔板上；所述溫控爐通過輸油管與所述出油口連接，在溫控爐上端設(shè)置有與所述油閥同步控制的點(diǎn)火裝置以及通過所述點(diǎn)火裝置進(jìn)行燃燒并向外散熱的燃燒室。
[0005]所述環(huán)路脈動(dòng)熱管為由毛細(xì)管經(jīng)多個(gè)彎折而構(gòu)成的里面充有用于實(shí)現(xiàn)熱量在逆重力方向傳遞而不需要消耗外界泵功的氣液兩相流體的回路系統(tǒng)；所述的軸向吸液芯熱管為軸向槽道熱管、軸向金屬絲網(wǎng)熱管、軸向多孔芯熱管這三種熱管中的任何一種。
[0006]組合式熱管均溫系統(tǒng)的利用可提高能源利用效率并實(shí)現(xiàn)發(fā)電艙內(nèi)儲(chǔ)油箱的防凍保溫。
[0007]在所述燃燒室外表面設(shè)置有散熱片。
[0008]所述點(diǎn)火裝置包括觸發(fā)器、單片機(jī)和點(diǎn)火器，所述觸發(fā)器布置于所述油閥上部，并與所述單片機(jī)的輸入端相連，所述單片機(jī)的輸出端與所述點(diǎn)火器連接。
[0009]所述密封腔被所述隔板分為上腔體和下腔體，所述相變材料位于上腔體內(nèi)，在下腔體內(nèi)設(shè)置有惰性氣體。
[0010]所述相變材料為氨氣、乙烯或乙烷；所述惰性氣體為氮?dú)饣蚝狻?br>[0011]本發(fā)明溫控裝置包括兩套溫控系統(tǒng)，分別為組合式熱管均溫系統(tǒng)和直燃式控溫系統(tǒng)，其中組合式熱管均溫系統(tǒng)采用兩種類型熱管，即環(huán)路脈動(dòng)熱管和軸向吸液芯熱管。環(huán)路脈動(dòng)熱管組成一級(jí)換熱裝置，由軸向吸液芯熱管組成二級(jí)換熱裝置。環(huán)路脈動(dòng)熱管的蒸發(fā)段纏繞于柴油發(fā)電機(jī)組的排煙管，與位于儲(chǔ)油箱中的環(huán)路脈動(dòng)熱管冷凝段形成閉合回路。軸向吸液芯熱管以陣列方式布置于儲(chǔ)油箱中，其蒸發(fā)段與環(huán)路脈動(dòng)熱管的冷凝段換熱。
[0012]直燃式控溫系統(tǒng)包括油閥、輸油管、感溫器、連桿、溫控爐和點(diǎn)火裝置。油閥經(jīng)連桿與感溫器相連，連桿部分置于輸油管內(nèi)。感溫器一端裝有遇冷凝結(jié)的相變材料，另一端填充惰性氣體。發(fā)電艙的儲(chǔ)油箱設(shè)置出油口，出油口經(jīng)輸油管與溫控爐連接。
[0013]連桿在輸油管內(nèi)部分為套筒式結(jié)構(gòu)，以避免燃油流向溫控爐時(shí)帶動(dòng)連桿向下移動(dòng)。
[0014]油閥由感溫器控制，油閥開啟后，儲(chǔ)油箱內(nèi)燃油在重力的作用下經(jīng)輸油管注入溫控爐。
[0015]溫控爐包括燃燒室和尾氣管道，燃燒室壁面具有翅片結(jié)構(gòu)，以增大與發(fā)電艙內(nèi)空氣的換熱面積。尾氣管道連接在溫控爐頂部。
[0016]環(huán)路脈動(dòng)熱管的蒸發(fā)段從排煙管吸收熱量，通過熱管內(nèi)部工質(zhì)的脈動(dòng)流動(dòng)將排煙管中熱量向下傳遞。
[0017]所述環(huán)路脈動(dòng)熱管均熱器由一根細(xì)長的金屬圓管彎曲而成，熱管內(nèi)部充注工作液體。所述的工作液體為水、甲醇、乙醇等。
[0018]環(huán)路脈動(dòng)熱管為一級(jí)換熱裝置，其蒸發(fā)段具有獨(dú)立的螺旋結(jié)構(gòu)，相鄰的螺旋結(jié)構(gòu)延伸至艙體下部進(jìn)行連接。環(huán)路脈動(dòng)熱管內(nèi)工作液體在表面張力的作用下在熱管內(nèi)形成長度不一的液柱和氣塞。環(huán)路脈動(dòng)熱管運(yùn)行時(shí)，各個(gè)獨(dú)立的螺旋結(jié)構(gòu)從排煙管吸收熱量，內(nèi)部工作液體受熱蒸發(fā)產(chǎn)生氣泡，迅速膨脹和升壓，推動(dòng)液柱和氣塞在豎直方向上向下做不穩(wěn)定的脈動(dòng)流動(dòng)，從而將排煙管中熱量從蒸發(fā)段傳遞至冷凝段，實(shí)現(xiàn)由排煙管至儲(chǔ)油箱體的熱量傳遞。
[0019]所述環(huán)路脈動(dòng)熱管的冷凝段以螺旋狀纏繞在軸向吸液芯熱管的蒸發(fā)段上。軸向吸液芯熱管為二級(jí)換熱裝置，以陣列方式布置于儲(chǔ)油箱中。其蒸發(fā)段與儲(chǔ)油箱中環(huán)路脈動(dòng)熱管的冷凝段換熱，將熱量由儲(chǔ)油箱中心面偏下位置傳遞至整個(gè)儲(chǔ)油箱空間，實(shí)現(xiàn)熱量由面至體的傳遞。
[0020]軸向吸液芯熱管的蒸發(fā)段從環(huán)路脈動(dòng)熱管的冷凝段吸收熱量，蒸發(fā)段內(nèi)工作液吸熱蒸發(fā)，蒸氣在壓力差的作用下向所述的儲(chǔ)油箱中部流動(dòng)，蒸氣遇冷凝結(jié)，蒸氣釋放出的潛熱通過熱管壁傳遞給儲(chǔ)油箱中的燃油。集聚在冷凝段中的凝結(jié)液在毛細(xì)力的作用下返回蒸發(fā)段參與下一個(gè)工作循環(huán)。
[0021]感溫器被隔板隔開，感溫器下端填充惰性氣體。惰性氣體為氮?dú)?、氦氣等。上端填充相變材料。相變材料為氨氣、乙烯、乙烷等。在艙?nèi)設(shè)備正常工作的溫度范圍內(nèi)，相變材料為氣態(tài)，且兩端壓強(qiáng)處于平衡狀態(tài)，此時(shí)，連桿拉下所述的出油閥，使其處于關(guān)閉狀態(tài)。
[0022]當(dāng)艙內(nèi)溫度低于設(shè)備正常工作的臨界溫度時(shí)，相變材料受冷液化，感溫器上端壓強(qiáng)降低，感溫器下端的惰性氣體推動(dòng)擋板向上移動(dòng)，擋板帶動(dòng)所述的連桿開啟出油閥，出油閥開啟時(shí)觸動(dòng)觸發(fā)器，觸發(fā)器將信號(hào)傳遞給單片機(jī)處理，由單片機(jī)控制打開點(diǎn)火器，燃油在燃燒室內(nèi)燃燒，熱量通過具有翅片結(jié)構(gòu)的溫控爐壁面?zhèn)鬟f至艙內(nèi)，尾氣通過管道排至艙外。當(dāng)艙內(nèi)溫度升至其內(nèi)部設(shè)備正常工作的范圍內(nèi)時(shí)，感溫器上端的凝結(jié)液吸熱汽化、壓強(qiáng)增大，推動(dòng)所述的隔板向下移動(dòng)，帶動(dòng)連桿關(guān)閉出油閥。
[0023]有益效果
1.本發(fā)明采用組合式熱管均溫系統(tǒng)，將柴油發(fā)電機(jī)組排煙管中的余熱傳遞至儲(chǔ)油箱內(nèi)各個(gè)位置，既可提高發(fā)電艙的能源利用效率，也可實(shí)現(xiàn)對(duì)發(fā)電艙內(nèi)儲(chǔ)油箱的防凍保溫。
[0024]2.本發(fā)明采用直燃式控溫系統(tǒng)維持艙內(nèi)空氣溫度處于設(shè)備正常工作的溫度范