[发明专利]利用相变传导的单向导冷管

说明书

本发明公开了一种利用相变传导的单向导冷管，包括：用于伸入到不同温度阶层中的导热管和端接在导热管之间的通透管，通透管内置相变材料以使得通透管具有不同的导热性能。当外部温度高，通透管内的温度高于相变材料的相变温度，相变材料为液态，液面顶端形成空气层，起隔热作用，且液态相变材料导热系数低于其固态，单向导冷管导热慢。当外部温度低，通透管的温度低于相变材料相变温度，相变材料变为固态，液体变固体体积膨胀将通透管完全填充，通透管内无空气层隔热，且固体导热比液体快，因此单向导冷管传冷比传热快，实现单向导冷效果。本发明外装不受限，工艺简单，造价低，易推广，可有效地使地层或是其它媒介保持低温状态。

技术领域

本发明涉及基础建设设施技术领域，更具体地说，本发明涉及一种利用相变传导的单向导冷管。

背景技术

在全球变温条件下，多年冻土地层温度逐年增高，多年冻土地区的基础工程正面临许多融沉问题，给多年冻土区基础设施的运行带来巨大的挑战。保持多年冻土地层处于冻结状态是保证冻土上部基础设施安全运营的关键。

现有多年冻土地层降温技术包括：碎块石层、热棒、通风管等技术。其中，碎块石层技术是指：在碎块石层内，冷季冷空气下沉热空气上升可消耗碎块石底部地层的热量，而热季逆向对流无法完成，达到降低碎块石层底部多年冻土温度的效果。热棒技术中，热棒一般一端插入多年冻土层中，另一端曝露在空气中，当外部空气端温度低于另一端温度，热棒内部液体蒸发，蒸汽上升到外部空气端，冷凝后蒸汽水珠掉回底端液池，达到可持续降温的效果。类似于碎块石，当外部温度高于内部温度，对流停止，达到单向导冷的目的。通风管技术中，通风管以通风的方式增大地层的散热，达到降低地层温度的效果。碎块石层，热棒、通风管主要通过对流的方式传冷，气体热容很小，总体导热慢。

由于对流单向传热速度慢，若能开发一种通过热传导实现单向导冷的技术，可更有效地降低地层温度，对保持多年冻土地区基础工程的长期稳定性具有重大意义。

发明内容

本发明的一个目的是解决至少上述缺陷，并提供至少后面将说明的优点。

本发明的另一个目的是提供一种的能够快速导冷、慢速导热的利用相变传导的单向导冷管。

为了实现本发明的这些目的和其它优点，本发明提供一种利用相变传导的单向导冷管，其中，包括：用于伸入到不同温度阶层中的导热管和端接在所述导热管之间的通透管，其中，所述通透管内置相变材料以使得通透管具有不同的导热性能。

利用相变材料不同相态，赋予单向导冷管传冷速度快，传热速度慢的特性，实现不同温度阶层之间的单向传递，解决传统冻土地层对流传冷降温技术存在的总体导热慢的问题。

优选的是，所述利用相变传导的单向导冷管中，所述相变材料至少在第一相态时导热系数提升，在第二相态时导热系数降低。如当外部温度低，致使通透管内部相变材料为固态，单向导冷管传冷速度快。当外部温度高，致使通透管内部相变材料为液态，单向导冷管传热速度慢。

优选的是，所述利用相变传导的单向导冷管中，所述相变材料至少在第一相态时能够盈满通透管，第二相态时不盈满通透管以使得通透管内形成空气层。

优选的是，所述利用相变传导的单向导冷管中，所述相变材料为清水或是盐水。盐水的浓度可以根据需要自行选择，盐水的浓度影响相变材料相变的温度，比如结冰的温度。

优选的是，所述利用相变传导的单向导冷管中，所述通透管与两端的导热管密闭连接以避免相变材料泄露。

优选的是，所述利用相变传导的单向导冷管中，所述的通透管上方导热管设置有孔洞，以缓解相变材料体积变化过程产生的气压变化。

优选的是，所述利用相变传导的单向导冷管中，所述通透管上方导热管长度为0～1米，通透管下方导热管长度不限，所述导热管为高导热材料制得。