[发明专利]一种南极发电舱的温控装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种应用于南极天文观测站发电舱的温控装置。

背景技术

南极内陆地区能够观测到具有全球尺度特征的气候环境变化信息，是开展极端环境下大气观测和冰芯研究的理想区域。中国南极科考队于2005年1月第一次登顶南极内陆最高点Dome A地区，并逐步在该地区建立了我国第四座南极科考站-昆仑站。为实现对南极天文、气象等的自动观测，需要安全可靠的科考支撑平台提供保障。科考支撑平台的能源供给由位于发电舱内的发电设备提供。但南极内陆环境温度极低，且气候多变、昼夜温差较大，因而要求发电舱具有良好的温度控制调节功能。舱内柴油机组在工作过程中排出的烟气产生大量余热，若将这部分余热加以利用对于提高能源利用效率和保障舱内储油箱防冻保温具有重要意义。另外，由于发电舱在进行热设计及热管理时，以舱内设备额定工作的散热量为基准，考虑到可能出现的极端低温气候条件以及舱内设备产热量少于额定工况时，舱内温度将低于设备正常工作的范围内，这将影响舱内设备器件的安全可靠运行。这就需要根据舱内的实时温度，通过温控装置对舱内温度进行控制和调节。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于提高能源利用效率、实现舱内柴油储油箱防冻处理以及保障南极发电舱内温度处于合理范围，提供一种基于组合式热管均温系统和直燃式控温系统的南极发电舱自动温控装置。

技术方案

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

一种南极发电舱的温控装置，在发电舱内设置有储油箱以及发电机组，其特征在于：包括置于发电舱内的组合式热管均温系统和直燃式控温系统，所述的组合式热管均温系统包括环路脉动热管和轴向吸液芯热管，所述轴向吸液芯热管设置在储油箱内，所述环路脉动热管的冷凝段设置在所述的轴向吸液芯热管的蒸发段，所述环路脉动热管的蒸发段设置在发电机组的排烟管上；所述直燃式控温系统包括油阀、输油管、感温器、连杆以及温控炉，所述油阀设置在所述储油箱的出油口，在油阀的下端连接所述连杆，所述感温器包括密封腔、设置在密封腔内的相变材料以及位于密封腔内且在所述相变材料体积变化时能够在所述密封腔内移动的隔板，所述连杆的另一端连接在所述隔板上；所述温控炉通过输油管与所述出油口连接，在温控炉上端设置有与所述油阀同步控制的点火装置以及通过所述点火装置进行燃烧并向外散热的燃烧室。

所述环路脉动热管为由毛细管经多个弯折而构成的里面充有用于实现热量在逆重力方向传递而不需要消耗外界泵功的气液两相流体的回路系统；所述的轴向吸液芯热管为轴向槽道热管、轴向金属丝网热管、轴向多孔芯热管这三种热管中的任何一种。

组合式热管均温系统的利用可提高能源利用效率并实现发电舱内储油箱的防冻保温。

在所述燃烧室外表面设置有散热片。

所述点火装置包括触发器、单片机和点火器，所述触发器布置于所述油阀上部，并与所述单片机的输入端相连，所述单片机的输出端与所述点火器连接。

所述密封腔被所述隔板分为上腔体和下腔体，所述相变材料位于上腔体内，在下腔体内设置有惰性气体。

所述相变材料为氨气、乙烯或乙烷；所述惰性气体为氮气或氦气。

本发明温控装置包括两套温控系统，分别为组合式热管均温系统和直燃式控温系统，其中组合式热管均温系统采用两种类型热管，即环路脉动热管和轴向吸液芯热管。环路脉动热管组成一级换热装置，由轴向吸液芯热管组成二级换热装置。环路脉动热管的蒸发段缠绕于柴油发电机组的排烟管，与位于储油箱中的环路脉动热管冷凝段形成闭合回路。轴向吸液芯热管以阵列方式布置于储油箱中，其蒸发段与环路脉动热管的冷凝段换热。

直燃式控温系统包括油阀、输油管、感温器、连杆、温控炉和点火装置。油阀经连杆与感温器相连，连杆部分置于输油管内。感温器一端装有遇冷凝结的相变材料，另一端填充惰性气体。发电舱的储油箱设置出油口，出油口经输油管与温控炉连接。

连杆在输油管内部分为套筒式结构，以避免燃油流向温控炉时带动连杆向下移动。

油阀由感温器控制，油阀开启后，储油箱内燃油在重力的作用下经输油管注入温控炉。

温控炉包括燃烧室和尾气管道，燃烧室壁面具有翅片结构，以增大与发电舱内空气的换热面积。尾气管道连接在温控炉顶部。

环路脉动热管的蒸发段从排烟管吸收热量，通过热管内部工质的脉动流动将排烟管中热量向下传递。

所述环路脉动热管均热器由一根细长的金属圆管弯曲而成，热管内部充注工作液体。所述的工作液体为水、甲醇、乙醇等。