[发明专利]一种钢轨本体加热装置、方法及热效率验证方法

权利要求书

1.一种钢轨本体加热装置，其特征在于：包括发电机(8)、直流开关电源(4)、铜导线(7)、保温层，所述发电机(8)与直流开关电源(4)相连，所述直流开关电源(4)与铜导线(7)相连，所述铜导线(7)外部套设有绝缘保温层，所述铜导线(7)置于钢轨底部覆盖钢轨长度并与钢轨贴合，所述钢轨及与钢轨底部贴合的铜导线(7)外部全包裹有保温层，选用直流电作为电源。

2.根据权利要求1所述的一种钢轨本体加热装置，其特征在于：所述轨道的底部于保温层内留有用于安装铜导线(7)的安装通道。

3.根据权利要求2所述的一种钢轨本体加热装置，其特征在于：所述铜导线(7)从钢轨中部进入钢轨底部，并从钢轨底部的中部向两端延伸布置。

4.根据权利要求1所述的一种钢轨本体加热装置，其特征在于：所述保温层包括与钢轨外部贴合的上部保温层(2)、下部保温层(3)，所述上部保温层(2)、下部保温层(3)将钢轨完全包裹，所述保温层为硅酸铝保温棉保温层。

5.根据权利要求1所述的一种钢轨本体加热装置，其特征在于，所述铜导线(7)按公式(9)确定铜导线最大横截面积S_最大：

式中：I₁为使铜导线升温到保温材料的耐温所需的电流，T为铜的加热时间，ρ表示电阻的电阻率，L表示铜导线的长度，C_铜为铜导线的比热容，ρ₁为铜导线的密度，t₀为铜导线初始温度；t₁为铜导线目标温度；

根据公式(13)确定铜导线最小横截面积S_最小：

式中：S_最小为铜导线的最小横截面积，ρ_铜为铜的电导率，L_铜为铜导线长度，C_钢为钢轨的比热容，M_钢为每米钢轨的重量，l_钢为钢轨长度，t_钢0为钢轨初始温度，t_钢1为钢轨目标温度；选择铜导线的横截面积S_实际在S_最大和S_最小区间之内。

6.根据权利要求1所述的一种钢轨本体加热装置，其特征在于：所述直流开关电源(4)按如下方法选择：

根据铜导线电阻计算公式：

式中：R_铜为铜导线电阻，ρ表示电阻的电阻率，L_铜表示电阻的长度，S_实际表示铜导线的横截面积，

根据电路电流计算公式：

式中：I_总为加热流经总电流；P_总为电流电压作用在系统上的总功率，R_钢为钢轨的电阻，R_铜为铜导线电阻；

在根据电压公式：

式中：U_总加热的总电压；

根据公式(6)、(12)、(14)计算出的R_铜、I_总、U_总进而对直流开关电源进行选型。