恭喜石家庄铁道大学胡田飞获国家专利权
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龙图腾网恭喜石家庄铁道大学申请的专利全季节热棒装置及多年冻土稳定性维护方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN119507402B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-05-13发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202510082915.X,技术领域涉及:E02D3/115;该发明授权全季节热棒装置及多年冻土稳定性维护方法是由胡田飞;蔡德超;岳祖润;张松;刘备;刘梦圆;崔灿增;刘天放设计研发完成,并于2025-01-20向国家知识产权局提交的专利申请。
本全季节热棒装置及多年冻土稳定性维护方法在说明书摘要公布了:本发明公开了一种全季节热棒装置及多年冻土稳定性维护方法,属于多年冻土保护技术领域,全季节热棒装置包括热棒单元和制冷单元,热棒单元自上至下依次分为冷凝段、绝热段和蒸发段,冷凝段置于地表以上,绝热段置于冻土季节活动层内,蒸发段置于多年冻土层内,通过绝热段内引射器将蒸发段下部的气态载热剂引射至上部冷凝段内;制冷单元置于冷凝段顶部,能够吸收冷凝段的热量并释放至大气中;根据多年冻土温度来控制热棒单元和制冷单元的运行。本发明将热棒单元与制冷单元相结合能够全年连续向多年冻土输冷,维护多年冻土工程热稳定性;同时兼具零能耗、高效传热、方便运输与安装便捷的优点,运行可靠,能够达到多年冻土保护与节能增效双重目标。
本发明授权全季节热棒装置及多年冻土稳定性维护方法在权利要求书中公布了:1.一种多年冻土稳定性维护方法,其特征在于,应用全季节热棒装置对多年冻土进行降温,所述全季节热棒装置包括热棒单元和制冷单元,所述热棒单元自上至下依次分为冷凝段、绝热段和蒸发段,所述冷凝段设置于地表以上,所述绝热段设置于冻土季节活动层内,所述蒸发段设置于多年冻土层内,所述绝热段内设有引射器,用于将蒸发段下部的气态载热剂引射至上部冷凝段内;所述制冷单元设置于热棒单元的冷凝段顶部,用于吸收冷凝段的热量并释放至大气中;所述热棒单元包括管壳、散热翅片、引射器和相变蓄热套筒,所述管壳为上下密封的管状结构,所述散热翅片设置于冷凝段的管壳外部,所述引射器设置于绝热段的管壳内部,所述引射器的出口端延伸至冷凝段的管壳内、进口端延伸至蒸发段的管壳内;所述相变蓄热套筒设置于蒸发段的管壳外部,所述蒸发段的管壳与相变蓄热套筒之间设有环形空腔、且上下两端密封,所述环形空腔内填充相变材料;所述相变蓄热套筒为一个201不锈钢材质的夹芯筒,相变蓄热套筒的壁厚为1.0mm,内径与管壳外径相等,相变蓄热套筒的厚度为3.0cm,相变蓄热套筒的长度与蒸发段长度相等;相变材料选择固-液类纳米共晶负温相变材料,临界相变温度取为多年冻土保护深度范围的平均地温值减去0.5℃;所述绝热段的管壳外部固定有定位基座,所述定位基座的顶部设有混凝土基础,所述混凝土基础设置于地表以上,所述定位基座设置于地表以下;所述蒸发段的管壳内壁上设有毛细网芯,所述毛细网芯为若干片,沿着管壳的内壁周向间隔布置;所述毛细网芯的长度与蒸发段的长度相等,所述毛细网芯的覆盖面积为蒸发段管壳内壁总面积的50%;包括以下步骤:(1)当多年冻土温度<-2.5℃时,大气向多年冻土的热流通量≤0,热棒单元不运行;(2)当多年冻土温度≥-2.5℃且<-1.5℃时,大气向多年冻土的热量通量>0,热棒单元开始运行,制冷单元不启动;(3)当多年冻土温度≥-1.5℃且<-0.5℃时,热棒单元运行,制冷单元间歇式运行,制冷单元的启停时间根据以下公式(1)、公式(2)计算确定: (1)式中,Hi为第i根全季节热棒装置对应的多年冻土控制区内的月均需冷量,kJ;CPA,CPT分别为第i根全季节热棒装置控制区内大气环境热流与热棒单元冷流的每月平均热容流率,kJ℃;Ti为第i根全季节热棒装置控制区内的多年冻土平均温度;mi为第i根全季节热棒装置控制区内的多年冻土质量,kg;ci为第i根全季节热棒装置控制区内的多年冻土比热容,kJkg·℃;ΔTi为第i根全季节热棒装置控制区内多年冻土相比以往稳定年份同一月份的月平均温度的变化幅度,℃; (2)式中,ti为第i根全季节热棒装置的制冷单元的每日所需运行时间,s;N为相应月份的天数;q为第i根全季节热棒装置的制冷单元的制冷功率,W;(4)当多年冻土温度≥-0.5℃时,制冷单元满负荷运行,直至将多年冻土温度降至-0.5℃以下,制冷单元按照步骤(3)执行。
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