真空管道運輸系統對未來真空產業的影響
不同設計速度下的合理真空度范圍
真空管道運輸系統的管道中所要求的真空度跟管道中運行車輛的設計速度有關, 設計速度越高, 所需真空度也越高。原則上, 真空度越高越好。管道中真空度越高, 越有利于減小空氣阻力, 消除引起車輛振動的氣體擾動, 提高驅動效率。但是, 高真空度要求相應地提高真空泵功率和真空系統配置, 管道系統的密封、強度和結構標準也需要提高, 這會導致真空管道運輸系統建設成本和運營成本的增加。所以,最合理的真空度范圍應該通過優化計算和經濟分析來確定。
目前尚無真空管道運輸系統合理真空度的專門研究, 這里以瑞士Swissmetro、超音速飛機、巡航導彈、人造衛星、宇航飛船等為參照, 用類比法嘗試給出不同速度時真空管道運輸系統可能的真空度范圍(表1)。
瑞士Swissmetro系統的目標速度不超過700km/h , 考慮采用1/10 個大氣壓的真空度, 即1. 0133×104 Pa。這是以超音速飛機為參照確定的,超音速飛機的飛行速度是每小時2000多公里, 飛行高度15000～18000m , 這一高度的真空度大約是1/10個標準大氣壓。
真空管道運輸系統所需真空容量計算
真空管道運輸系統在開始運行時, 首先要對管道抽氣, 以達到設計速度所對應的真空度。抽氣速率的確定取決于管道容積、系統漏氣率和放氣率, 以及開始啟動系統直到車輛可以進入管道運行的期望時間。在真空管道系統正常運營期間, 沿線各泵站可能要繼續補抽氣, 以保證管道中的真空度達到相對平衡狀態。
設管道總容積為V , 沿線各站點支線管道的容
圖5 真空管道運輸系統主管道與支線管道示意圖
假設某條真空管道運輸線路長1000km , 管道內徑為d =2m,每50km 設一個站, 車站總數為20,從主干線離開減速進入車站或從車站加速進入主干線的支管道均為5 km 長, 按雙方向雙管道線路計算, 總的真空管道容積為
這就是說, 這條1000km 的真空管道線路的真空空間將是690 萬立方米。按照Swissmet ro 的設想,真空隧道斷面直徑至少為5m , 那么, 所創造的真空空間將會更大。為真空產業打造新的市場空間
當真空管道高速磁浮交通作為一種主要交通方式為社會提供服務的時候, 我國所需的總里程數至少為10萬km , 按此規模計算, 我國真空管道運輸系統為未來真空產業創造的市場空間將是——6. 9 億立方米。這么大的真空市場, 恐怕是當今任何需要真空設備與技術的行業難以相提并論的。就全世界而言, 真空管道運輸所能打造的全新真空市場空間將更加激動人心。
真空管道運輸系統的建設與實施無疑將為真空產業創造一個前所未有的巨大市場空間, 對真空產業的影響將是積極的和深遠的, 其前景十分誘人。然而, 真空管道運輸研究與開發只是剛剛起步, 尤其許多交通運輸領域的研究人員, 對真空科學與技術還較陌生, 因此, 需要廣大真空界的專家學者和工程技術人員積極投身到前期的研究與開發工作中來, 促進真空科學技術跟真空管道運輸這一新型交通工具的學科交叉與融合, 讓這一新系統早日成為現實, 造富于人類, 同時開創真空產業更加燦爛的明天。
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