本發(fā)明專利技術(shù)公開了一種用于凍土低溫環(huán)境下的納米流體熱管均熱裝置。它包括均熱熱管1、濕度分析儀4、計算機5、濕度調(diào)節(jié)器6、熱電偶多路巡檢儀8，均熱熱管1內(nèi)裝有納米流體，均熱熱管1的蒸發(fā)段2插入模擬凍土底層，冷凝段3露出凍土表層，濕度分析儀4的探測端9布置于凍土層各典型區(qū)域，濕度分析儀4的終端與計算機5連接，計算機5與濕度調(diào)節(jié)器6連接，在模擬凍土層典型區(qū)域和均熱熱管1的管壁附近布置有呈梯度分布的熱電偶7，熱電偶7與熱電偶多路巡檢儀8連接，熱電偶多路巡檢儀8與計算機5連接。本發(fā)明專利技術(shù)結(jié)構(gòu)簡單、成本低、使用方便，可以測量用于凍土低溫環(huán)境下納米流體熱管的均熱性能。
【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及一種用于凍土低溫環(huán)境下的納米流體熱管均熱裝置。
技術(shù)介紹
納米流體作為一種新型的強化傳熱工質(zhì)，主要應用于兩相流動與傳熱方面，特別是氣液兩相流動將是大幅度提聞?chuàng)Q熱效果的有效途徑。納米流體的研究應用為許多聞科技領(lǐng)域方面一些難題的解決提供了新的方法和思路，如(1)利用納米流體可以使發(fā)動機在更優(yōu)化的溫度下工作，使冷卻系統(tǒng)做的更小、更輕，從而節(jié)省燃料耗量。(2)用于機械加工的工具刀冷卻，可提高工件的加工速度精度，并延長刀具的使用壽命。(3)用于電力電子工業(yè)，散熱問題是很多器件如計算機、微電子、微電機、大型電機、變壓器、集成電路、通訊系統(tǒng)等的運行效率、速度、壽命的重要制約因素，高效納米流體冷卻技術(shù)則可發(fā)揮重要作用。(4)用于暖通空調(diào)系統(tǒng)的冷媒和太陽能回收中的熱媒，可以大大提高其換熱性能，減小體積，提高效率。(5)用于制造各種更高效的換熱器、散熱器和熱管換熱器件等。伴隨著西部開發(fā)的腳步，目前在多年凍土地區(qū)路基和地基的設(shè)計和防護中，主要有兩類措施，一類是所謂被動措施，即減少傳入地基多年凍土的熱量，但是在全球氣溫升高的大環(huán)境下，這類措施呈出一些致命缺點；一類是積極性的保護凍土措施，即冷卻凍土的措施，目前在青藏鐵路建設(shè)中大量采用，這類措施的特點在于采取主動調(diào)控地溫。其中最有生命力的結(jié)構(gòu)形式之一是熱棒路基，它的特點在于充分利用自然能源，根據(jù)熱管導熱原理，在溫差作用下驅(qū)動內(nèi)部制冷工質(zhì)的汽液兩相對流循環(huán)，通過蒸發(fā)段蒸發(fā)吸熱作用，降低周圍凍土溫度，增加凍土本身的冷儲，提高熱穩(wěn)定性。
技術(shù)實現(xiàn)思路
為了解決凍土地區(qū)路基防凍問題，本專利技術(shù)提出了一種低溫自啟動、均熱性能好的用于凍土低溫環(huán)境下的納米流體熱管均熱裝置。本專利技術(shù)解決上述的技術(shù)問題的技術(shù)方案是包括均熱熱管、濕度分析儀、計算機、濕度調(diào)節(jié)器、熱電偶多路巡檢儀，均熱熱管內(nèi)裝有納米流體，均熱熱管的蒸發(fā)段插入模擬凍土底層，冷凝段露出凍土表層，濕度分析儀的探測端布置于凍土層各典型區(qū)域，濕度分析儀的終端與計算機連接，計算機與濕度調(diào)節(jié)器連接，在模擬凍土層典型區(qū)域和均熱熱管的管壁附近布置有呈梯度分布的熱電偶，熱電偶與熱電偶多路巡檢儀連接，熱電偶多路巡檢儀與計算機連接。進一步，所述的納米流體采用Fe3O4,所述的模擬凍土層采用圓筒形布置，并對試樣周邊采用鋁箔包裹。進一步，所述的模擬凍土層采用長沙地區(qū)常見的紅色粘土，實驗前放入恒溫箱制冷至-15°C，保持內(nèi)部模擬環(huán)境溫度為設(shè)定溫度的恒定值。進一步，所述的濕度分析儀采用JY2-PTS -1型土壤濕度傳感器來測定凍土中的含水量，所述的濕度分析儀的探測端為濕敏電阻。本專利技術(shù)的技術(shù)效果是 (I)本專利技術(shù)結(jié)構(gòu)簡單、成本低、使用方便，是一種較好的用于凍土低溫環(huán)境下的納米流體熱管均熱裝置。(2)所提出的納米流體均熱熱管具備更好的導熱性，更小的傳熱溫差，更大的傳熱能力，更廣的適用溫度范圍，更長的使用壽命和更高的工作效率，為開發(fā)具有良好均熱性能的新型聞效熱管提供了新思路。下面結(jié)合附圖對本專利技術(shù)作進一步的說明。附圖說明圖1為本專利技術(shù)的結(jié)構(gòu)示意圖。具體實施例方式參見圖1，本專利技術(shù)包括均熱熱管1、濕度分析儀4、計算機5、濕度調(diào)節(jié)器6、熱電偶多路巡檢儀8，均熱熱管I內(nèi)裝有納米流體，均熱熱管I的蒸發(fā)段2插入模擬凍土底層，冷凝段3露出凍土表層，濕度分析儀4的探測端9布置于凍土層各典型區(qū)域，濕度分析儀4的終端與計算機5連接，計算機5與濕度調(diào)節(jié)器6連接，在模擬凍土層典型區(qū)域和均熱熱管I的管壁附近布置有呈梯度分布的熱電偶7，熱電偶7與熱電偶多路巡檢儀8連接，熱電偶多路巡檢儀8與計算機5連接。所述的納米流體采用Fe3O4，所述的模擬凍土層采用圓筒形布置，并對試樣周邊采用鋁箔包裹。所述的模擬凍土層采用長沙地區(qū)常見的紅色粘土，實驗前放入恒溫箱制冷至-15°C，保持內(nèi)部模擬環(huán)境溫度為設(shè)定溫度的恒定值。所述的濕度分析儀4采用JY2-PTS -1型土壤濕度傳感器來測定凍土中的含水量，所述的濕度分析儀4的探測端9為濕敏電阻，濕度調(diào)節(jié)器6通過濕敏電阻的空間立體分布測量凍土中的水分含量變化，相應調(diào)節(jié)凍土中的水份含量，從而模擬出真實的凍土環(huán)境。所述的熱電偶7對凍土層溫度空間分布測量，所述的熱電偶多路巡檢儀8對信號進行收集，結(jié)果掃描輸入到計算機中，用Labview軟件進行記錄繪圖。選擇不銹鋼ICrlSNiOTi材質(zhì)作新型均熱熱管材料，該材料可以承受內(nèi)部低沸點工質(zhì)的壓力和外部腐蝕，能夠很好的滿足實驗要求，同時選取了 Fe3O4 (四氧化三鐵)和液氨作為填充的換熱工質(zhì)。將配置好的納米流體充進熱管中，然后將熱管抽成真空，并密封。鋼管長3000mm,外徑60mm,壁厚2mm,蒸發(fā)段長1800mm,冷凝段長1200mm。實驗時，將以納米流體為工質(zhì)的熱管同現(xiàn)有熱管、熱棒分別插入模擬凍土中進行實驗，各熱管的蒸發(fā)段插入模擬凍土底層，冷凝段露出凍土表層。測量凍土層溫度場的變化，從而獲得熱管在均熱過程中的速率等相關(guān)參數(shù)，繪制出相應的曲線圖，根據(jù)圖形數(shù)據(jù)對新型熱管和現(xiàn)有熱管、熱棒進行比較。溫度場的變化情況主要通過熱電偶的空間分布測量，使用熱電偶多路巡檢儀進行信號收集，然后經(jīng)過計算機處理，繪制成相應的曲線圖。實驗結(jié)果表明，對凍土層使用了納米流體均熱熱管之后，各不同環(huán)境溫度狀態(tài)下的凍土層整體溫度實現(xiàn)了均衡，基本呈現(xiàn)了一元穩(wěn)態(tài)的梯度分布；納米流體均熱熱管的均熱性能隨著凍土層內(nèi)外溫差的加大實現(xiàn)了自主式調(diào)和，限制了凍土層上下部分土體之間的溫差幅度，更好的實現(xiàn)了均熱效果。本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護點】
一種用于凍土低溫環(huán)境下的納米流體熱管均熱裝置，其特征在于：包括均熱熱管(1)、濕度分析儀（4）、計算機（5）、濕度調(diào)節(jié)器（6）、熱電偶多路巡檢儀（8），均熱熱管(1)內(nèi)裝有納米流體，均熱熱管(1)的蒸發(fā)段(2)插入模擬凍土底層，冷凝段（3）露出凍土表層，濕度分析儀（4）的探測端(9)布置于凍土層各典型區(qū)域，濕度分析儀(4)的終端與計算機（5）連接，計算機（5）與濕度調(diào)節(jié)器（6）連接，在模擬凍土層典型區(qū)域和均熱熱管（1）的管壁附近布置有呈梯度分布的熱電偶（7），熱電偶（7）與熱電偶多路巡檢儀（8）連接，熱電偶多路巡檢儀（8）與計算機（5）連接。
【技術(shù)特征摘要】
1.一種用于凍土低溫環(huán)境下的納米流體熱管均熱裝置，其特征在于:包括均熱熱管(I)、濕度分析儀(4)、計算機(5)、濕度調(diào)節(jié)器(6)、熱電偶多路巡檢儀(8)，均熱熱管⑴內(nèi)裝有納米流體，均熱熱管(I)的蒸發(fā)段(2)插入模擬凍土底層，冷凝段(3)露出凍土表層，濕度分析儀(4)的探測端(9)布置于凍土層各典型區(qū)域，濕度分析儀(4)的終端與計算機(5)連接，計算機(5)與濕度調(diào)節(jié)器(6)連接，在模擬凍土層典型區(qū)域和均熱熱管(I)的管壁附近布置有呈梯度分布的熱電偶(7)，熱電偶(7)與熱電偶多路巡檢儀(8)連接，熱電偶多路巡檢儀(8)與計算機(5)連接。2.根據(jù)權(quán)利要...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：張云峰，韓凱，許本亮，游鈞，安建軍，
申請(專利權(quán))人：長沙理工大學，
類型：發(fā)明
國別省市：
還沒有人留言評論。發(fā)表了對其他瀏覽者有用的留言會獲得科技券。