申请/专利权人：河北工业大学

申请日：2020-09-09

公开（公告）日：2024-05-03

公开（公告）号：CN111894649B

主分类号：E21F3/00

分类号：E21F3/00

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.05.03#授权;2020.11.24#实质审查的生效;2020.11.06#公开

摘要：本发明公开了一种高地温地质隧道基于台车的降温系统及应用方法，该降温系统包括储水蒸发装置、导气导水管和抽气冷凝装置三部分。储水蒸发装置中的储水箱内设有交错分布的圆柱管用以增大接触面积和防止储水箱变形，储水箱上设有出气口、进水口，出气口与导气导水管的导气管连接，进水口与导气导水管的导水管连接，导气管和导水管之间连接一台抽气冷凝装置用以接收导气管传来的蒸气并冷凝为液体流入导水管。储水蒸发装置固定在隧道台车内壁上。本发明通过冷水蒸发吸收能量的方式，实现高地温地质隧道的降温，装置简单，控制操作易上手，降温效果显著，有效解决隧道台车工作过程中因高地温会遇到的问题。

主权项：1.一种高地温隧道基于台车的降温系统的应用方法，该方法采用高地温地质隧道基于台车的降温系统，该降温系统包括储水蒸发装置、导气导水管和抽气冷凝装置三部分，储水蒸发装置中的储水箱内设有交错分布的支撑管，储水箱上设有出气口、进水口，出气口与导气导水管的导气管连接，进水口与导气导水管的导水管连接，导气管和导水管之间连接抽气冷凝装置用以接收导气管传来的蒸气并冷凝为液体流入导水管；导水管连至抽气冷凝装置的冷凝泵出口，导气管连至抽气冷凝装置的抽气泵的进气管，抽气泵的出气管与冷凝泵的入口相连；降温系统通过导水管和进水口将冷水喷入储水箱中，冷水在流动过程中吸收部分热量；抽气泵抽取储水箱内空气，降低箱体内气压；外界环境的高温加之气压降低，水达到沸点变为水蒸气，吸收大量的热；储水蒸发装置和导气导水管固定在台车靠近隧道壁面的内壁上；方法的步骤为：1获取隧道施工环境的参数，包括隧道的开挖长度L，隧道掌子面面积A，隧道掌子面周长S，隧道内原始岩温tw，隧道内风温tf，所用各类机电设备的额定功率Ni，隧道内人数Nj，隧道内部初始环境温度t1，并设定目标环境温度t2及达到该目标环境温度所需时间，计算得到隧道内空气每下降1℃所需要的热量Q1及隧道内散热量Q；2获得沸点与水蒸发为1m3水蒸气所要吸收的热量之间的关系式，根据该关系式进而获得蒸发1m3水蒸气从初始环境温度t1下降到目标环境温度t2时吸收的热量；最后计算得到蒸发1m3水蒸气从初始环境温度t1下降到目标环境温度t2时吸收的热量Q6；3利用式9计算隧道从初始环境温度t1下降到目标环境温度t2所需的水蒸气的体积V，进而得到所需水的总质量M水； 其中，Q6为蒸发1m3水蒸气从初始环境温度t1下降到目标环境温度t2时吸收的热量；Q隧道内散热量；Q1隧道内空气每下降1℃所需要的热量；4准备质量大于M水的水进入降温系统，将冷水从储水箱的导水管提前喷入，冷水在储水箱内流动，吸收部分热量；将冷水通过导水管从储水箱的进水口喷入，冷水在储水箱内流动，吸收部分热量；5找到与目标环境温度t2对应的目标压强，确定储水蒸发装置内部所需要达到的压强，调整抽气泵的输出功率，利用抽气泵抽取储水箱内部空气，使气压降低，达到水的沸点；6根据计算所得吸收的热量以及从初始环境温度t1下降到目标环境温度t2所需时间，获取抽气泵的对应额定功率P并设置好；7利用储水箱与外界高温环境接触，水开始沸腾蒸发，吸收大量的热；产生的水蒸气从储水箱的出气口沿着导气管进入冷凝泵，冷凝的水随后沿着导水管从储水箱的进水口再次进入储水箱形成循环。

全文数据：

权利要求：

百度查询： 河北工业大学 一种高地温地质隧道基于台车的降温系统及应用方法

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