真空管道复压方法及使用其的装置与流程

本发明涉及低真空和管道运输，尤其涉及一种真空管道复压方法及使用其的装置。

背景技术：

1、管道列车是一种以列车为载体，利用超导磁悬浮技术实现列车与地面脱离接触消除摩擦阻力，并利用内部接近真空的管道环境大幅减少空气阻力，从而实现列车理论时速超过1000km/h的全新运输系统。低真空管道列车可以极大拉近城市间的时空距离，同时具有不受天气条件影响，不受空管流量限制，与城市轨道系统无缝接驳等诸多优点。目前，世界主要经济科技强国已经开展相关技术研究和产业化发展。具有代表性的有美国hyperloop one公司，从2015年起开展真空管道列车的研究，并获得387km/h的试验速度。

2、管道列车技术除了在大尺寸管道空间内建立和维持真空环境外，真空管道还存在从真空环境恢复至常压的需求，以满足管道日常检修和紧急逃生的要求。大尺寸真空管道安全快速复压需要针对复压方案开展技术分析和设计。

3、目前针对大尺寸真空管道的复压方案设计还很少，相类似的专利如下：

4、专利申请“低压气体复压装置及方法”(申请号201410569134.5)公开了一种低压气体复压装置及方法，可以实现无需外部动力输入下的就地气体高倍率复压。

5、专利申请“开闭自由且能实现高气密性的真空阀门装置及制造方法”(申请号201410546519.x)给出了一种真空阀门装置，可实现安全可靠而又无油污染的动密封效果，将有效解决低温制冷机在实际应用中其真空室所需的频繁开闭和保持高气密性之间的矛盾。

6、上述真空阀门装置均针对各自的使用场景开展装置设计，大尺寸真空管道复压过程在短时间内充入气流量巨大，与上述小空间内的真空复压过程差别较大，经专利检索发现，目前暂无针对大尺寸真空管道的安全快速复压方法。

技术实现思路

1、本发明提供了一种真空管道复压方法及使用其的装置，能够解决现有技术中小空间内的真空复压过程难以适用于大尺寸真空管道复压的技术问题。

2、根据本发明的一方面，提供了一种真空管道复压方法，该真空管道复压方法包括：根据管道复压工况确定真空管道的复压需求；根据真空管道的复压需求确定初步复压时间、初步复压温度、初步气流速度以及初步压升速率；基于初步复压时间、初步复压温度、初步气流速度以及初步压升速率，使用集总参数模拟方法及cfd方法对真空管道开展复压过程分析，明确制定真空管道的复压总时长以及复压过程中的温度和压升速率；基于所制定的复压总时长以及复压过程中的温度和压升速率，针对不同复压阀口径以及在不同初始开启压力下开启的复压气流冲击情况开展cfd分析，结合真空管道在不同位置处的允许最大风速情况，制定不同初始开启压力下可安全开启的最大复压阀口径列表；基于最大复压阀口径列表，选取多个不同的复压阀口径、个数以及初始开启压力进行组合，确保任一复压阀开启的气流冲击均处于安全气流阈值内，使用集总参数模拟方法及cfd方法在多个不同初始开启压力下依次开启不同复压阀口径的复压阀以对真空管道进行复压过程分析，将各个阶段的阀门复压时间进行组合以计算获取各个阶段的阀门复压时间，根据各个阶段的阀门复压时间计算获取多个阶段的阀门复压总时间；根据多个阶段的阀门复压总时间与真空管线的复压总时长确定最终进行真空管道复压的复压阀的口径以及复压阀个数，基于最终确定的复压阀的口径以及复压阀个数对真空管道进行安全快速复压。

3、进一步地，根据多个阶段的阀门复压总时间与真空管线的复压总时长确定最终进行真空管道复压的复压阀的口径以及复压阀个数具体包括：将多个阶段的阀门复压总时间与真空管线的复压总时长进行比对，若多个阶段的阀门复压总时间大于真空管线的复压总时长，调整复压阀的口径及个数，重复上述过程以获取调整后的多个阶段的阀门复压总时间，直至多个阶段的阀门复压总时间小于或等于真空管线的复压总时长；若多个阶段的阀门复压总时间小于或等于真空管线的复压总时长，判断管道复压温度是否处于设定安全复压温度阈值范围内，若管道复压温度超出设定安全复压温度阈值范围，调整复压阀的口径及个数，重复上述过程直至多个阶段的阀门复压总时间小于或等于真空管线的复压总时长且管道复压温度处于设定安全复压温度阈值范围内；若多个阶段的阀门复压总时间小于或等于真空管线的复压总时长且管道复压温度处于设定安全复压温度阈值范围内，则将确定的复压阀的口径以及个数作为最终进行真空管道复压的复压阀的口径以及复压阀个数。

4、进一步地，集总参数模拟方法采用amesim软件进行集总参数模拟，cfd方法采用fluent软件进行cfd模拟。

5、进一步地，在确定了复压阀的口径以及复压阀个数之后，真空管道复压方法还包括：在复压阀之前设置过滤装置，过滤装置用于对空气来流进行过滤。

6、进一步地，在确定了复压阀的口径以及复压阀个数之后，真空管道复压方法还包括：设置消音器以降低复压过程中产生的噪声。

7、进一步地，在确定了复压阀的口径以及复压阀个数之后，真空管道复压方法还包括：在真空管道内设置散流器，散流器与复压阀相连通，散流器用于将复压阀的出风方向分为多向流动。

8、进一步地，在确定了复压阀的口径以及复压阀个数之后，真空管道复压方法还包括：在复压阀的上部设置防雨防尘罩，防雨防尘罩用于防止外界雨水和灰尘对复压阀的影响。

9、根据本发明的另一方面，提供了一种真空管道复压装置，真空管道复压装置使用如上所述的真空管道复压方法进行管道复压。

10、应用本发明的技术方案，提供了一种真空管道复压方法，该方法依据大尺寸真空管道的复压工况要求、安全指标要求等制定复压方案，不仅考虑压力从低真空状态下恢复至常压，还考虑了真空管线本体、管内仪器设备和人员等的适宜性和舒适性；在真空管道复压方案设计中使用了集总参数模拟方法和cfd模拟方法，综合理论分析和试验测量数据，良好地平衡了复压方案设计的有效性和经济性；此外，本发明的复压方案从真空容器复压的气流特征出发，针对超音速气流复压阶段和亚音速气流复压阶段分别制定方案、选择阀门口径、并确定开启时间，通过合理的选择和搭配，可最终实现大尺寸真空管道的安全快速复压。因此，本发明所提供的真空管道复压方法与现有技术相比，其通过不同口径阀门在不同条件下分批开启的合理组合，可以实现大尺寸真空管道全线的安全快速复压。

技术特征：

1.一种真空管道复压方法，其特征在于，所述真空管道复压方法包括：

2.根据权利要求1所述的真空管道复压方法，其特征在于，根据多个阶段的阀门复压总时间与真空管线的复压总时长确定最终进行真空管道复压的复压阀的口径以及复压阀个数具体包括：将多个阶段的阀门复压总时间与真空管线的复压总时长进行比对，若所述多个阶段的阀门复压总时间大于真空管线的复压总时长，调整所述复压阀的口径及个数，重复上述过程以获取调整后的多个阶段的阀门复压总时间，直至所述多个阶段的阀门复压总时间小于或等于真空管线的复压总时长；若多个阶段的阀门复压总时间小于或等于真空管线的复压总时长，判断管道复压温度是否处于设定安全复压温度阈值范围内，若所述管道复压温度超出设定安全复压温度阈值范围，调整所述复压阀的口径及个数，重复上述过程直至所述多个阶段的阀门复压总时间小于或等于真空管线的复压总时长且所述管道复压温度处于设定安全复压温度阈值范围内；若所述多个阶段的阀门复压总时间小于或等于真空管线的复压总时长且所述管道复压温度处于设定安全复压温度阈值范围内，则将确定的复压阀的口径以及个数作为最终进行真空管道复压的复压阀的口径以及复压阀个数。

3.根据权利要求2所述的真空管道复压方法，其特征在于，所述集总参数模拟方法采用amesim软件进行集总参数模拟，所述cfd方法采用fluent软件进行cfd模拟。

4.根据权利要求1所述的真空管道复压方法，其特征在于，在确定了复压阀的口径以及复压阀个数之后，所述真空管道复压方法还包括：在所述复压阀之前设置过滤装置，所述过滤装置用于对空气来流进行过滤。

5.根据权利要求4所述的真空管道复压方法，其特征在于，在确定了复压阀的口径以及复压阀个数之后，所述真空管道复压方法还包括：设置消音器以降低复压过程中产生的噪声。

6.根据权利要求5所述的真空管道复压方法，其特征在于，在确定了复压阀的口径以及复压阀个数之后，所述真空管道复压方法还包括：在真空管道内设置散流器，所述散流器与所述复压阀相连通，所述散流器用于将所述复压阀的出风方向分为多向流动。

7.根据权利要求6所述的真空管道复压方法，其特征在于，在确定了复压阀的口径以及复压阀个数之后，所述真空管道复压方法还包括：在所述复压阀的上部设置防雨防尘罩，所述防雨防尘罩用于防止外界雨水和灰尘对所述复压阀的影响。

8.一种真空管道复压装置，其特征在于，所述真空管道复压装置使用如权利要求1至7中任一项所述的真空管道复压方法进行管道复压。

技术总结
本发明提供了一种真空管道复压方法及使用其的装置，包括：根据管道复压工况确定复压需求；确定初步复压时间、初步复压温度、初步气流速度以及初步压升速率；明确制定复压总时长以及复压过程中的温度和压升速率；制定不同初始开启压力下可安全开启的最大复压阀口径列表；使用集总参数模拟方法及CFD方法在多个不同初始开启压力下依次开启不同复压阀口径的复压阀以对真空管道进行复压过程分析，计算获取多个阶段的阀门复压总时间；根据多个阶段的阀门复压总时间与真空管线的复压总时长确定最终进行真空管道复压的复压阀的口径以及复压阀个数。应用本发明的技术方案，以解决现有技术中小空间内的真空复压过程难以适用于大尺寸真空管道复压的技术问题。

技术研发人员：贾允祥,毛凯,张越,李少伟,刘骁,王帅,刘昊苏,吴琛泰,刘一虎,王朋,孔祥昀,牛皓伟
受保护的技术使用者：中国航天科工飞航技术研究院（中国航天海鹰机电技术研究院）
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13