本发明涉及低真空管道磁悬浮列车运输系统，具体来说，涉及一种基于相变吸热的低真空管道梁综合散热的管道结构、系统和方法。
背景技术：
1、低真空管道磁悬浮列车作为一种新型现代化交通工具逐渐进入到人们的视野中，磁悬浮列车是利用电磁力的原理，令磁铁产生排斥或吸引力来抵消地心引力，使车辆悬浮在空中，通过电机推动列车行驶，管道内部低真空的环境可有效减小列车运行空气阻力，大幅提升列车运行速度，这种新型交通方式具有高速、低噪音、环保、经济和舒适等特点。但目前这种交通运输方式正处于探索阶段，尚有很多问题待解决。
2、在实际工程中，低真空管道梁内部很难做到完全真空，必然会存在稀薄空气。在列车高速运行过程中，车辆与管道之间会产生强烈的空气动力学效应，这种效应将导致空气压缩和摩擦，进而产生气动热，在低真空环境中，热量流失速度很慢，导致低真空管道梁内温度持续升高，这会严重影响列车运行系统内的元器件使用寿命，甚至危及列车行车安全。因此，亟需采取有效的措施将热量排出管道梁，确保列车的正常运行和安全。
3、在目前的技术水平下，发明专利申请（申请号为202111113247.0）研究了一套冷却系统，这套系统包括t型轨道，发热区域温度检测装置，第一控制装置能判断是否需要对发热区域降温，并且控制冷却装置向发热区域喷射流体进行降温，触发信号包括流体的总用量，喷射时间。但该专利仅考虑列车电磁悬浮装置局部降温，未考虑到管道梁内部环境的整体降温；并且文中并未阐明冷却介质发挥作用后的处理方式。显然，对于低真空环境，这一问题不可忽略。
4、发明专利申请（申请号为202123434569.3），提出了一种具有散热结构的低真空管道磁悬浮列车系统，包括真空管道、磁悬浮列车和真空闪蒸装置的新型散热系统。将未设置真空闪蒸装置的区域作为非散热段，设置真空闪蒸装置的区域作为散热段；在非散热段，通过相变储能材料层对列车运行过程中的气动热进行吸收储存，并通过热防护材料层防止热量传递到车体内部；在散热段，利用真空闪蒸装置将储存在相变储能材料层的热量吸收，实现对列车车体的散热。这种散热方式可有效保证列车运行系统的密封性，但是，间接散热的热传导效率较低，当列车运营调度密度较大时，难以满足列车运行需求。
5、发明专利申请（申请号为202011299300.6）公布了一种真空管道外壁面喷淋式冷却循环散热方法，当真空管道壁面温度超出设定温度阈值范围时，冷却管路的多个喷水单元喷射低温液态水对真空管道壁面进行散热，并在真空管道下方放置集水槽，以实现对冷却水的循环利用。但是该方法也存在着明显的不足之处，首先，实行外壁面喷淋的方法需要的冷却水量很大，随之而来的就是大量电力的消耗，冷却系统运行成本高昂；其次，在外壁面进行喷淋，易受到外界环境的影响，当外界环境温度较高时，冷却水喷淋在管道外壁面时，需要先对外壁面进行降温，初步吸热的冷却水降温效果已经打了折扣，难以达到预期降温效果。
6、综上所述，亟需一种能够在磁悬浮列车运行过程中，对管道内部环境进行有效降温的结构、方法和系统。
技术实现思路
1、本发明为了解决现有低真空磁悬浮管道梁结构散热方法存在的问题，提供一种基于相变吸热的低真空管道梁综合散热的管道结构、系统和方法。
2、本发明采取以下技术方案：一种基于相变吸热的低真空管道梁综合散热结构，包括：
3、钢壳，所述钢壳为半圆形结构，钢壳设置在预应力混凝土梁上，钢壳外缘阵列有半球钢弧形散热构件；
4、冷却介质输送管道，所述冷却介质输送管道设置在钢壳内侧，冷却介质输送管道上安装喷淋装置。
5、在一些实施例中，半球钢弧形散热构件的壁厚δ满足，其中d为半球钢弧形散热构件内径，[σ]为材料许用应力，nst为安全系数。
6、一种散热系统，包括：
7、散热结构，所述散热结构的钢壳设置在低真空管道梁上部；
8、传感器，所述传感器包括温度传感器、压强传感器以及车辆检测器；
9、数据收集系统，所述数据收集系统收集由传感器所检测到的低真空管道梁内部的列车通过与否，环境温度和压力信息；
10、数据处理系统，所述数据处理系统对数据收集系统所采集的数据进行分析计算，判断是否需要进行冷却降温，数据处理系统根据判断结果控制喷淋装置；
11、真空泵，所述将吸热相变后的冷却介质及空气排出低真空管道梁外。
12、在一些实施例中，散热结构间隔设置在低真空管道梁上，其中设置有散热结构的低真空管道梁为散热区段，车辆检测器布设于散热区段前后s3距离处，当车辆检测器检测到车辆经过时，直接触发温度传感器开始工作，采样频率为m，当温度达到正常值t0时，温度传感器休眠。
13、在一些实施例中，压强传感器沿磁悬浮列车运行方向每隔s2布设在低真空管道梁上，用于实时监测管道内部的气压状况并上传至数据收集系统，采样频率为n，当低真空管道梁中的压强大于p1时，真空泵开启，小于等于p2时，真空泵关闭。
14、在一些实施例中，喷淋装置喷出的冷却介质喷淋体积v的计算公式如下：
15、
16、式中，l1为高温区域长度，s为低真空管道梁12截面面积，ρ1为管道内稀薄空气的密度，c1为管道内稀薄空气的比热容，c2为水的比热容。
17、在一些实施例中，冷却介质输送管道沿整个低真空管道梁通长布束。
18、在一些实施例中，低真空管道梁外设置边沟。
19、一种散热方法，采用散热系统，包括以下步骤：
20、s1：磁悬浮列车在低真空管道梁中高速运行时，在高温气体由车头快速流向车尾的过程中，冷却介质输送管道吸收一部分热量；
21、s2：当初步降温后的气体流入散热区段时，通过温度传感器将温度传递给数据收集系统；
22、s3：数据处理系统判定是否需要喷淋冷却介质散热以及计算得出相应的喷淋档位、喷淋位置和喷淋时间，当低真空管道梁中温度高于正常值t0时，喷淋装置通过喷淋冷却介质对其进行直接散热；
23、s4：压强传感器将低真空管道梁内部的压强状况上传至数据收集系统，当低真空管道梁中的压强大于p1时，真空泵开启，小于等于p2时，真空泵关闭；
24、s5：真空泵将相变吸热后的冷却介质排至低真空管道梁外。
25、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
26、本发明提供了一种基于相变吸热的低真空管道梁散热结构、系统和方法，通过将半球钢弧形散热突起集成于管道梁的上部钢壳，显著扩展管道梁内外的换热面积并有效反射太阳光照；利用数值模拟得出管道梁内部的温度空间分布，据此沿梁高方向在管道梁内壁安装冷却介质输送管道，并在上面布设喷淋装置。当需要对管道梁内部进行降温时，喷淋装置喷淋出冷却介质吸热相变，并由真空泵将吸热相变后的冷却介质排至管道梁外的边沟。
27、本发明着重解决低真空管道梁内部列车运行时所产生的气动热问题，一方面在结构上实现对列车运行环境散热的创新优化；另一方面，采用了数值模拟，计算得出管道内的温度分布模型，针对性地布设冷却介质输送管道；采用喷淋方式进行直接散热，大幅提高低真空环境的散热效率，并且通过真空泵将吸热相变后的冷却介质排至管道梁外的边沟，避免冷却介质对列车运行环境中的元器件产生腐蚀。该系统能够有效提高管道梁的散热效率，并且不会对列车的车身强度和管道梁的密封性能产生影响，散热效果较好。
1.一种基于相变吸热的低真空管道梁综合散热结构，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的基于相变吸热的低真空管道梁综合散热结构，其特征在于，所述半球钢弧形散热构件（1）的壁厚δ满足，其中d为半球钢弧形散热构件内径，[σ]为材料许用应力，nst为安全系数。
3.一种散热系统，其特征在于，包括：
4.根据权利要求3所述的散热系统，其特征在于，所述散热结构间隔设置在低真空管道梁（12）上，其中设置有散热结构的低真空管道梁（12）为散热区段（7），车辆检测器（11）布设于散热区段（7）前后s3距离处，当车辆检测器（11）检测到车辆经过时，直接触发温度传感器（4）开始工作，采样频率为m，当温度达到正常值t0时，温度传感器（4）休眠。
5.根据权利要求3所述的散热系统，其特征在于，所述压强传感器（10）沿磁悬浮列车（9）运行方向每隔s2布设在低真空管道梁（12）上，用于实时监测管道内部的气压状况并上传至数据收集系统，采样频率为n，当低真空管道梁（12）中的压强大于p1时，真空泵（8）开启，小于等于p2时，真空泵（8）关闭。
6.根据权利要求3所述的散热系统，其特征在于，所述喷淋装置喷出的冷却介质喷淋体积v的计算公式如下：
7.根据权利要求3所述的散热系统，其特征在于，所述冷却介质输送管道（3）沿整个低真空管道梁（12）通长布束。
8.根据权利要求3所述的散热系统，其特征在于，所述低真空管道梁（12）外设置边沟（6）。
9.一种散热方法，其特征在于，采用如权利要求5-9所述的散热系统，包括以下步骤：
