一种基于热管换热原理的井下局部降温装置的制作方法

本发明涉及井下温度控制领域，尤其涉及一种基于热管换热原理的井下局部降温装置。

背景技术：

在现有技术中，《煤矿安全规程》规定煤矿采掘工作面的空气温度不得超过26℃，然而，夏季井下煤矿采掘工作面施工过程中，由于岩石温度高、开采设备放热设备等因素造成了煤矿采掘工作面局部温度过高严重影响了矿井作业。

为此，目前针对煤矿采掘工作面开展的井下局部降温的技术还存在诸多问题，依靠传统工艺主要依靠冷却水实现对冷凝器的热量转移，但需要循环水量较大，严重影响了井下排水系统，而且此系统工艺复杂、耗电量大等。为此，针对以上出现的问题，基于热管技术，发明了一种基于热管换热原理的井下局部降温装置，该装置系统简单，运行成本低，换热效率高。

技术实现要素：

为了有效解决煤矿采掘工作面高温问题，本发明提供了一种新的解决途径。提供了一种低能耗，高换热效率且系统结构简单的井下局部降温装置。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种基于热管换热原理的井下局部降温装置，包括蒸发器、风机、压缩机、节流阀和热管型冷凝器和导热工质，所述蒸发器、压缩机、节流阀和热管型冷凝器通过管道按顺序构成闭环连接循环通道，所述导热工质在所述闭环连接循环通道内循环；所述风机朝向蒸发器吹风，风机工作产生的气流携带蒸发器内的冷量进入到井下采掘工作面巷道内进行换热。

优选地，所述热管型冷凝器包括腔体和热管，腔体通过隔板密封隔离为负压腔和高温腔，热管穿设于隔板上，位于负压腔一侧的热管段为热管冷凝段、位于高温腔一侧的热管段为热管蒸发段。

优选地，所述负压腔内还设置有喷淋管，所述喷淋管上设置的喷嘴的出水面积至少覆盖位于负压腔内的热管冷凝段。

优选地，还包括真空发生器，所述真空发生器包括吸入口、供气管和排气管，所述真空发生器的吸入口与负压腔连通。

优选地，所述真空发生器设置于负压腔的顶端，在所述负压腔的侧壁底部位置连通有进风通道。

优选地，所述吸入口开设于负压腔顶端靠近隔板的位置，所述进风通道与负压腔的连通口位于远离隔板的负压腔侧壁底部位置。

优选地，所述排气管上包裹有保温层。

优选地，在负压腔的底端开有废水排水管。

优选地，在蒸发器的底端设置有连通至蒸发器腔体内的冷凝水排水管。

优选地，所述热管与隔板之间的配合间隙采用密封件密封。

与现有技术相比，本发明实施例至少具有以下优点：

1、由于热管的高效导热性，热管冷凝器可以实现热量的高效转移，使得热管冷凝器体积较小。

2、喷淋水在低压状态下，相变温度降低更容易蒸发吸热，使得冷凝器需要的风量很少。

3、较传统通过冷却水带走冷凝器的热量而言，本发明需要的水量很少，不会对矿井排水能力造成负担。

4、结构简单、节能环保，不需要复杂的管路系统，且不需要复杂的风道系统，就可以实现煤矿采掘工作面的局部降温。

附图说明

图1为本发明基于热管换热原理的井下局部降温装置的结构示意图。

其中：1、蒸发器；2、风机；3、压缩机；4、节流阀；5、热管型冷凝器；6、热管蒸发段；7、废水排水管；8、喷嘴；9、喷淋管；10、热管冷凝段；11、负压腔；12、进风通道；13、真空发生器；14、排气管；15、供气管；16、冷凝水排水管；17、高温腔。

具体实施方式

下面结合实施例及其附图1对本发明作进一步详述，以下实施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本发明的保护范围。

一种基于热管换热原理的井下局部降温装置，包括蒸发器1、风机2、压缩机3、节流阀4和热管型冷凝器5和导热工质，所述蒸发器1、压缩机3、节流阀4和热管型冷凝器5通过管道按顺序构成闭环连接循环通道，所述导热工质在所述闭环连接循环通道内循环；所述风机2朝向蒸发器1吹风，风机2工作产生的气流携带蒸发器1内的冷量进入到井下采掘工作面巷道内进行换热。

所述热管型冷凝器5包括腔体和热管，腔体通过隔板(位于图1中高温腔和负压腔之间，未标号)密封隔离为负压腔11和高温腔17(高温腔内温度为50°-70°)，热管穿设于隔板上，位于负压腔11一侧的热管段为热管冷凝段10、位于高温腔17一侧的热管段为热管蒸发段6。

所述负压腔11内还设置有喷淋管9，所述喷淋管9上设置的喷嘴8的出水面积至少覆盖位于负压腔11内的热管冷凝段10。

还包括真空发生器13，所述真空发生器13包括吸入口、供气管15和排气管14，所述真空发生器13的吸入口与负压腔11连通。

所述真空发生器13设置于负压腔11的顶端，在所述负压腔11的侧壁底部位置连通有进风通道12。

所述吸入口开设于负压腔11顶端靠近隔板的位置，所述进风通道12与负压腔11的连通口位于远离隔板的负压腔11侧壁底部位置。

所述排气管14上包裹有保温层(图中未示出，排气管14温度比较高，在70°-80°，包裹保温层可防止人员碰到后被烫伤)。

在负压腔11的底端开有废水排水管7。

在蒸发器1的底端设置有连通至蒸发器1腔体内的冷凝水排水管17。

所述热管与隔板之间的配合间隙采用密封件密封。

本装置的换热过程如下：

第一阶段，该装置置于井下采掘工作面巷道内，蒸发器1中导热工质(低压液态制冷剂)相变吸收巷道内的热量，使得巷道高湿空气温度降低同时析出冷凝水，通过风机2将低温空气送入采掘工作面内部，冷凝水通过冷凝水排水管17排出。

第二阶段，在压缩机3的作用下，气态制冷剂变为高温液态制冷剂，进入热管型冷凝器5高温腔17内，热管蒸发段6内的工质相变将热量传递给热管冷凝段10。

第三阶段，负压腔11内在真空发生器13的作用下气压降低，常温喷淋水在低压状态下，沸点降低，同时通过和热管冷凝段10充分接触，喷淋水蒸发吸热。在负压作用下，巷道内的空气通过进风通道12进入负压腔11，并在真空发生器13的作用下排出负压腔11，通过送风管路排入回风巷道(回风巷道属井下常规通道，图中未示出)中。

第四阶段，在高温腔17内，制冷剂释放热量后变为常温高压液态，经过节流阀4后压力减小，在蒸发器1内低压液态制相变吸热，继续吸收巷道内的热量，热管冷凝段10的散热后，工质冷凝至热管蒸发段6，往复循环实现热量的转移。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

技术特征：

技术总结
本发明公开了一种基于热管换热原理的井下局部降温装置，包括蒸发器、风机、压缩机、节流阀和热管型冷凝器和导热工质，蒸发器、压缩机、节流阀和热管型冷凝器通过管道按顺序构成闭环连接循环通道，导热工质在闭环连接循环通道内循环；风机朝向蒸发器吹风，风机工作产生的气流携带蒸发器内的冷量进入到井下采掘工作面巷道内进行换热。本发明用于井下工作面巷道，蒸发器内的导热工质吸收巷道内的热量，并在压缩机的作用下变为高温液态再将热量传递给热管冷凝器。在真空发生器的作用下，负压腔处于低压状态，由于低压状态的喷淋水相变温度较低，喷淋水吸收高温热管热量迅速蒸发，完成热量转移；装置结构简单，能耗低、换热效率高。

技术研发人员：孟国营;付峻青;史树军;胡兆春;赵旭
受保护的技术使用者：北京中矿赛力贝特节能科技有限公司
技术研发日：2019.05.17
技术公布日：2019.08.20