一种深海空间站设备舱冷却系统及其控制方法与流程

本发明涉及一种深海空间站设备舱冷却系统及其控制方法，属于深海空间站环境控制领域。

背景技术：

随着科学技术的不断发展以及人类对深海资源认知水平的不断提高，人类开发深海的进程将不断加快，与深海资源开发相关的工程技术已经成为世界工业史上科技创新的热点之一。深海空间站是用于在海底从事科学研究、资源勘探以及检修维修作业的移动工作平台。深海空间站的结构复杂、密封严密，舱室内大型设备如核发电机组的运行极有可能导致舱内局部温度过高以至于影响站内人员正常的生活和研究工作。其次，深海空间部分特殊的工作环境也要求深海空间站的舱室温度不能过高。因此，如何利用深海空间站外围环境条件来实现设备舱室的温度控制并创造更多的能源是目前急需解决的问题，上述问题一经成功解决对于提升我国对深海空间的开发具有重要意义。

技术实现要素：

本发明针对背景技术中所存在缺陷，提供一种既能保证深海空间站设备舱室的温度控制，又能利用站外高压的海水发电以及利用进入站内的海水制备淡水的深海空间站设备舱室冷却系统及其控制方法。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种深海空间站设备舱冷却系统，包括海水发电系统、海水冷却系统和海水处理系统，所述海水发电系统包括：海水进口、第一阀门和涡轮发电机，所述涡轮发电机的进口通过设置有所述第一阀门的管路与所述海水进口连通，所述海水冷却系统包括：节流阀、位于设备舱室内与大功率设备进行热交换的换热器和位于所述设备舱室内控制所述第一阀门开度的温度传感器，所述换热器的进口通过设置所述节流阀的冷却水管路与所述涡轮发电机的出口连通，所述海水处理系统包括：过滤器、海水处理装置、储水箱、生活用水单元、生产用水单元、高压水泵、第二阀门以及废水箱，所述换热器的出口通过管路依次串接所述过滤器和所述海水处理装置并与所述储水箱的进水口连通，所述储水箱的出水口分别连通所述生活用水单元的进口和所述生产用水单元的进口，所述储水箱的放水口连通所述高压水泵的进口，所述高压水泵的出口通过设有所述第二阀门的管路连通所述废水箱的进口，所述生活用水单元和所述生产用水单元的出口均通过管路与所述废水箱的进口连通。

进一步，所述海水处理装置包括依次连通的多级精密过滤器、反渗透组件和水软化装置。

进一步，所述冷却水管路上的所述节流阀为可调节流阀，数量优选为一个。

进一步换热器优选为多级板式换热器，并且设置有多组。

进一步，所述海水发电系统的包含多组并联设置的所述涡轮发电机。

本发明还提供上述深海空间站设备舱冷却系统的控制方法，所述第一阀门的开度与所述温度传感器所检测的温度正相关，当所述温度传感器检测到所述设备舱室内的温度升高时控制所述第一阀门逐渐打开，此时站外低温高压的海水从所述海水进口进入，经过所述第一阀门进入所述涡轮发电机发电，然后从所述涡轮发电机的出口流出，经过所述节流阀进一步形成低温低压的海水，随后进入所述换热器对位于所述设备舱室内所述大功率设备进行散热，然后经过所述过滤器和所述海水处理装置形成淡水流入所述储水箱；

所述海水发电系统将海水的压力势能转化为电能，所述涡轮发电机可以承受深海超高压力并且耐腐蚀，其内流通深海的高压海水，可以作为深海空间站内的一种产能设备，并且连接深海空间站内的储能装置。

所述第一阀门的开度由所述设备舱室内的所述温度传感器控制，调节进入系统的海水流量，使其流量与舱内的热负荷相匹配。

所述节流阀产生压降使得进入所述冷却水管路的海水的压力降低，避免对后续的设备造成损坏。

所述废水箱连接深海空间站生产生活废水处理管路系统，并由水下穿梭运载装置或潜航器定期运至深海空间站水面支持平台进行后期处理。

所述大功率设备可以为核反应堆进行核反应的装置或大功率蓄电池箱等。

当所述温度传感器检测到所述设备舱室内的温度降低时控制所述第一阀门逐渐关闭。

当所述储水箱的水量过多时，开启所述高压水泵使所述储水箱中的淡水直接排入所述废水箱内。

有益效果：

本发明提供的深海空间站设备舱冷却系统及其控制方法，既能保证深海空间站设备舱室的温度控制，又能利用站外高压的海水发电以提高站内的电能储备，还可以将进入站内的海水制备成淡水以补充站内有限的生产生活用水。因此深海空间站的自持力得以增长。科学可靠地保证了深海空间站充分的能源供给，有较强的生命支持系统，能容纳更多人在深海中开展作业时间较长的科学研究。

附图说明

图1为本发明实施例的原理示意图；

图中：1、海水进口；2、第一阀门；3、涡轮发电机；4、节流阀；5、设备舱室；6、冷却水管路；7、温度传感器；8、大功率设备；9、换热器；10、储水箱；11、生活用水单元；12、生产用水单元；13、废水箱；14、第二阀门；15、高压水泵；16、海水处理装置；17、过滤器。

具体实施方式

为了更加清楚的说明本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施例进行详细的描述。

如图1所示：为本发明的一种深海空间站设备舱冷却系统，包括海水发电系统、海水冷却系统和海水处理系统，所述海水发电系统包括：海水进口1、第一阀门2和涡轮发电机3，所述涡轮发电机3的进口通过设置有所述第一阀门2的管路与所述海水进口1连通，所述海水冷却系统包括：节流阀4、位于设备舱室5内与大功率设备8进行热交换的换热器9和位于所述设备舱室5内控制所述第一阀门2开度的温度传感器7，所述换热器9的进口通过设有所述节流阀4的冷却水管路6与所述涡轮发电机3的出口连通，所述海水处理系统包括：过滤器17、海水处理装置16、储水箱10、生活用水单元11、生产用水单元12、高压水泵15、第二阀门14以及废水箱13，所述换热器9的出口通过管路依次串接所述过滤器17和所述海水处理装置16并与所述储水箱10的进水口连通，所述储水箱10的出水口分别连通所述生活用水单元11的进口和所述生产用水单元12的进口，所述储水箱10的放水口连通所述高压水泵15的进口，所述高压水泵15的出口通过设有所述第二阀门14的管路连通所述废水箱13的进口，所述生活用水单元11和所述生产用水单元12的出口均通过管路与所述废水箱13的进口连通。

所述海水处理装置16包括依次连通的多级精密过滤器、反渗透组件和水软化装置。

所述冷却水管路6上的所述节流阀4为可调节流阀，数量为一个。

板式换热器9为多级板式换热器。

本发明的一种深海空间站设备舱冷却系统的控制方法，所述第一阀门2的开度与所述温度传感器7所检测的温度正相关，当所述温度传感器7检测到所述设备舱室5内的温度升高时控制所述第一阀门2逐渐打开，此时站外低温高压的海水从所述海水进口1进入，经过所述第一阀门2进入所述涡轮发电机3发电，然后从所述涡轮发电机3的出口流出，经过所述节流阀4进一步形成低温低压的海水，随后进入所述换热器9对位于所述设备舱室5内所述大功率设备8进行散热，然后经过所述过滤器17和所述海水处理装置16形成淡水流入所述储水箱10；

当所述温度传感器7检测到所述设备舱室5内的温度降低时控制所述第一阀门2逐渐关闭。

当所述储水箱10的水量过多时，开启所述高压水泵15使所述储水箱10中的淡水直接排入所述废水箱13内。

除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式，凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围内。