一种煤矸石山降温散热重力热管的制作方法

本发明具体涉及一种煤矸石山降温散热重力热管，属于煤矸石山自燃防治技术领域。

背景技术：

煤炭作为中国的主体能源，其生产和消费量多年来均位居世界第一。西北地区是中国主要的煤炭生产基地，煤炭产能约占全国的72％。2010年全国煤炭产量32.4亿t，以排矸量占原煤生产量的10％估算，排矸量约为3.2亿t。据不完全统计，全国规模较大的矸石山有2600多座，占地1.2万多hm2，目前仍以每年1亿t的速度增长，因自燃而常年烟雾缭绕。煤矸石的自燃会对矿区以及周边环境造成严重的污染和危害，具体表现为大气污染、水体污染、土壤的污染、景观的污染、辐射人体以及人生安全危害等方面，严重地破坏了矿区以及周边的生态环境。而且，煤矸石的大量堆积还有可能引发矸石山崩塌和滑坡、煤矸石泥石流等地质灾害，以及矸石山爆炸等灾害，严重威胁矿区居民的生命安全。

在煤矸石自燃防治技术方面，近年来提出了基于重力热管导热的煤矸石自燃防治技术。热管是一种发明的高效传热元件，它可将大量的热量通过其很小的截面积远距离传输而无需外加动力。热管具有其他传热元件所不具备的许多优点：很高的导热性、优良的等温性、热流密度可变性、热流方向的可逆性、热二级管与热开关特性以及对环境的广泛适用性等。因此，热管技术已经在越来越广阔的领域取得了卓有成效的应用。自上世纪60年代问世以来，以其优越的传热性能受到许多领域的高度重视。重力式热管元件以其低廉的造价、高效的传热性能，在余热回收领域获得迅速推广。

煤矸石自然发火过程初期温度上升比较缓慢，在初期缓慢蓄热过程中温度较低其热量不足以使热管中的工质受热汽化，形成汽液两相循环。因此重力热管的作用在初期不易发挥出来，而到后期煤矸石山温度能满足两相循环时煤矸石自燃已经不易控制。因此，我们提出一种煤矸石山降温散热重力热管。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题克服现有的缺陷，提供一种煤矸石山降温散热重力热管，通过设置热管主体，该热管主体底部设有工质，将该热管主体的二分之一埋入煤矸石山内，煤矸石山内的热量了传递到工质，该热量到达工质蒸发的温度时，工质蒸发，至热管主体顶部冷却，顺着热管主体内壁滑落，实现热传递循环，达到降低煤矸石山内部温度的效果，当煤矸石山内的热量无法到达工质的蒸发温度时，电热偶可将该信息传递给单片机，由单片机控制泵将工质抽送至螺旋槽管顶部，工质顺着螺旋槽管下滑，此过程中，由于螺旋槽管的螺纹可增加工质的冷却面积，亦可实现工质的冷却，实现热传递循环，可以有效解决背景技术中的问题。

为了解决上述技术问题，本发明提供了如下的技术方案：

本发明提供一种煤矸石山降温散热重力热管，包括热管主体、螺旋槽管、工质容器和控制面板，所述螺旋槽管设置于螺旋槽管顶部，所述热管主体内部设有连通热管主体顶部和底部的竖直管，所述竖直管中部设有泵，所述热管主体一侧设有工质容器，所述工质容器通过管道连通热管主体底部，工质容器前侧设有控制面板，所述热管主体顶部和底部均设有电热偶，所述控制面板内部设有蓄电池，所述蓄电池一侧设有太阳能控制器，所述蓄电池另一侧从上往下依次设有单片机、gprs通信模块、a/d转换器和显卡，所述控制面板前侧设有显示屏。

优选的，所述热管主体底部设有工质，所述工质的设置量为热管主体容量的三分之一。

优选的，所述螺旋槽管顶部和顶部均设有开口，所述螺旋槽管的顶部开口与竖直管顶部连接，所述螺旋槽管的设置高度为热管主体高度的三分之一。

优选的，所述热管主体为封闭式中空圆柱体结构，所述热管主体顶部铺设有太阳能电池板，所述太阳能电池板通过电路与太阳能控制器电性连接，所述太阳能控制器通过电路与蓄电池电性连接，所述单片机、gprs通信模块、a/d转换器、泵和显卡均通过电路与蓄电池以并联的方式电性连接。

优选的，所述显示屏通过数据传输线路与显卡电性连接，所述显卡通过数据传输线路与单片机电性连接。

优选的，所述电热偶通过数据传输线路与a/d转换器电性连接，所述a/d转换器通过数据传输线路与单片机电性连接。

优选的，所述gprs通信模块通过数据传输线路与单片机电性连接，所述gprs通信模块通过互联网与云终端服务器无线连接。

优选的，所述管道上设有电控阀，所述热管主体底部往上三分之一位置的内壁上设有电子液位计，所述电子液位计与电控阀均通过电路与单片机电性连接。

本发明所达到的有益效果是：通过设置热管主体，该热管主体底部设有工质，将该热管主体的二分之一埋入煤矸石山内，煤矸石山内的热量了传递到工质，该热量到达工质蒸发的温度时，工质蒸发，至热管主体顶部冷却，顺着热管主体内壁滑落，实现热传递循环，达到降低煤矸石山内部温度的效果，当煤矸石山内的热量无法到达工质的蒸发温度时，电热偶可将该信息传递给单片机，由单片机控制泵将工质抽送至螺旋槽管顶部，工质顺着螺旋槽管下滑，此过程中，由于螺旋槽管的螺纹可增加工质的冷却面积，亦可实现工质的冷却，实现热传递循环。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。

在附图中：

图1是本发明实施例所述的一种煤矸石山降温散热重力热管整体安装示意图；

图2是本发明实施例所述的一种煤矸石山降温散热重力热管图；

图3是本发明实施例所述的一种煤矸石山降温散热重力热管电热偶安装结构示意图；

图4是本发明实施例所述的一种煤矸石山降温散热重力热管螺旋槽管结构示意图；

图5是本发明实施例所述的一种煤矸石山降温散热重力热管检测控制系统数据传输流程图；

图6是本发明实施例所述的一种煤矸石山降温散热重力热管控制面板结构示意图；

图7是本发明实施例所述的一种煤矸石山降温散热重力热管控制面板内部结构示意图；

图中标号：1、热管主体；2、螺旋槽管；3、泵；4、工质；5、热电偶；6、管道；7、工质容器；8、控制面板；9、显示屏；10、单片机；11、gprs通信模块；12、a/d转换器；13、显卡；14、蓄电池；15、太阳能控制器。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例：请参阅图1-5，本发明一种煤矸石山降温散热重力热管，包括热管主体1、螺旋槽管2、工质容器7和控制面板8，螺旋槽管2设置于螺旋槽管2顶部，热管主体1内部设有连通热管主体1顶部和底部的竖直管，竖直管中部设有泵3，热管主体1一侧设有工质容器7，工质容器7通过管道6连通热管主体1底部，工质容器7前侧设有控制面板8，热管主体1顶部和底部均设有电热偶5，控制面板8内部设有蓄电池14，蓄电池14一侧设有太阳能控制器15，蓄电池14另一侧从上往下依次设有单片机10、gprs通信模块11、a/d转换器12和显卡13，控制面板8前侧设有显示屏9。

进一步，热管主体1底部设有工质4，工质4的设置量为热管主体1容量的三分之一，该工质为导热性较好的液体。

进一步，螺旋槽管2顶部和顶部均设有开口，螺旋槽管2的顶部开口与竖直管顶部连接，螺旋槽管2的设置高度为热管主体1高度的三分之一，该螺旋槽管2底部的开口对着热管主体1底部，使竖直管和螺旋槽管成为一个回路循环。

进一步，热管主体1为封闭式中空圆柱体结构，热管主体1顶部铺设有太阳能电池板，太阳能电池板通过电路与太阳能控制器15电性连接，太阳能控制器15通过电路与蓄电池14电性连接，单片机10、gprs通信模块11、a/d转换器12、泵3和显卡13均通过电路与蓄电池14以并联的方式电性连接，该太阳能电池板的设置位置可为设备提供电源的同时，可有效的阻挡热管主体1顶部的太阳照射，使其可更好的为工质降温。

进一步，显示屏9通过数据传输线路与显卡13电性连接，显卡13通过数据传输线路与单片机10电性连接，由电热偶5检测的热管主体1顶部和底部的温度均可在显示屏9上显示。

进一步，电热偶5通过数据传输线路与a/d转换器12电性连接，a/d转换器12通过数据传输线路与单片机10电性连接。

进一步，gprs通信模块11通过数据传输线路与单片机10电性连接，gprs通信模块11通过互联网与云终端服务器无线连接，单片机10可实时接收来自电热偶5检测的温度信息，并将该信息通过gprs通信模块11传送到云终端服务器，使用者只需使用电脑等电子通讯设备登入该云端服务器即可接收来自该装置的信息，对其进行实时监控，组成一个可对热管主体进行实时监控和数据分析的检测控制系统。

进一步，管道6上设有电控阀，热管主体1底部往上三分之一位置的内壁上设有电子液位计，电子液位计与电控阀均通过电路与单片机10电性连接，当热管主体1内部的工质4低于热管主体1总高度的三分之一，电子液位计可即刻将该信息传送到单片机10，单片机10即刻控制电控阀开启，工质容器7内的工质即可补充热管主体1内的工质。

进一步，上述的电热偶5为温度传感器，可实时监测设置点的温度，装置主要用于煤矸石自燃的防治与监测，由于矸石山自燃是一个缓慢氧化放热自加速的过程，特别是矸石山氧化自热期时间较长，受外部环境影响较大。热管在防治煤矸石自燃过程中发挥重要作用，既能在煤矸石放热初期降温散热使煤矸石蓄热达不到煤矸石自燃所需的热量，又能对已经发生自燃的煤矸石山进行降温灭火。将改进的热管埋入矸石山内，安装其附属的工质容器7及监测控制系统以及电力供应系统，打开各个装置确保其正常运行。在煤矸石自热升温初期，煤矸石山产生积聚的热量不足以使工质汽化，在种情况下通过监测控制系统自动开启安装在热管内的泵3，使热管液体循环降温散热。当煤矸石山的温度足以使工质汽化时，通过热电偶5传输到监测控制系统，控制热管内泵3的工作状态，使其停止运行，实现汽液循环散热和液循环散热的自动切换。

使用时：通过改变以往热管的单一循环方式，增加液体循环装置，使热管的降温散热性能达到最优。克服重力热管制成投入使用后不能添加工质的确定，设置智能添加工质系统，实时监测工质量，确保热管高效散热降温，通过使用设置的电热偶为数据采集装置，配合单片机和gprs通信模块为媒介，可通过远程数据终端设备对每个热电偶处的温度进行实时监测，使用相应的计算软件和数据对比软件即可对热管的工作状态进行故障检测，可对煤矸石山自燃的治理工作提供数据参考，适宜推广使用。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。