本发明专利技术涉及相变传热技术领域，公开了一种桁架式汽液相变传热装置及其组装焊接方法，内部设有毛细芯的管壳、内部设有毛细芯的接头、封装端盖、充装端盖和充装管。接头的形状包括：T型，L型，十字型，异型。任意两个内部设有毛细芯的管壳之间能通过内部设有毛细芯的接头组成桁架结构，任意两个管壳之间的毛细芯和蒸汽通道都通过接头内的毛细芯和蒸汽通道互相连通，从而实现汽液相变传热工质在整个桁架装置内的循环。本发明专利技术在作为空间相机支撑结构的同时，可将空间相机内部热源热耗高效传递到相机结构上，高效节省在轨资源。
【技术实现步骤摘要】
一种桁架式汽液相变传热装置及其组装焊接方法
本专利技术涉及一种桁架式汽液相变传热装置及其组装焊接方法，属于相变传热
技术介绍
空间光学相机对其结构温度水平及稳定性要求较高，一般是20℃±2℃，随着空间相机技术的发展，相机控温精度也在不断提高，有些空间光学相机控温精度要求为±0.3℃，以保证其成像性能。而空间光学相机温度会受空间外热流、低温冷黑空间背景及其内部热源的综合影响，所处空间环境非常恶劣。空间相机各方位所受外热流大小不均，且同一方位所受外热流会周期性波动；相机各方位对低温冷黑空间背景可见角度不一，对低温冷黑背景漏热程度不一；若无热控措施，会导致空间光学相机结构温度波动较大，且温度分布很不均匀。传统热控措施是对曝露于外空间的相机结构件包覆多层隔热组件，尽可能降低空间外热流和低温冷黑背景对相机结构温度造成的影响，但这并不能完全消除空间外热流和低温冷黑空间背景的影响，还需在结构件合适位置布置主动控温加热功率，来统一相机结构温度水平。上述做法，会导致相机内部热源处在高真空室温环境内，在内热源工作时，就需采取合理措施对其工作热耗进行疏导排散，否则其工作温度会较高，不仅影响其附近相机结构的温度，还可能导致其电子器件温度过高被烧坏。传统做法是在相机外部合适方位布置空间辐射散热面，用传热元件将内热源工作热耗传递到散热面，再排向冷黑空间，从而保证内热源工作温度不超标，但当内热源不工作时，内热源仍通过散热面向冷黑空间漏热，就需在内热源上布置补偿功耗，来保证内热源非工作温度不超标。空间光学遥感器传统热控措施为非节约型设计。一方面，为尽可能保证相机结构温度的均匀性，在布置主动控温加热回路时，需合理划分控温区域，合理布置同一控温区域的加热功率，相机结构尺寸越大，控温精度要求越高，所需控温回路路数越多，再考虑在轨可靠性对加热回路进行备份，目前空间光学相机控温回路路数从几十路到数百路不等，加热功率从数十瓦到数百瓦不等。同时，控温回路路数越多，控温功率越大，控温设备体积重量越大，控温设备所需数传资源越多。另一方面，内热源工作热耗均当作废热排散至外空间，而内热源不工作时，又需对其补偿功耗，这是对在轨有限功耗资源的浪费。若能将内热源工作热耗传递到相机主体结构，用于相机主体结构保温，则可节约功耗资源，且节省内热源散热面所占重量。
技术实现思路
本专利技术解决的技术问题为：提供一种桁架式汽液相变传热装置及其组装焊接方法，其内部具有相互连通的毛细芯及蒸汽通道，并充有汽液相变传热工质。桁架式汽液相变传热装置作为空间光学相机支撑桁架的同时，通过内部汽液相变传热工质的蒸发及冷凝换热，将空间光学相机内部热源工作热耗高效均匀的传递至相机主体结构，同时，抑制空间相机各方位外热流不均以及各方位对冷黑空间角度不一造成的温度不均，在节省主动控温功耗及主动控温加热回路路数，从而节约在轨资源。为解决上述技术问题，本专利技术提供一种桁架式汽液相变传热装置，包括内部设有毛细芯的管壳、内部设有毛细芯的接头、封装端盖、充装端盖和充装管。所述管壳和接头均为中空结构，在其内部均设有具有毛细吸力的毛细芯，毛细芯为多孔介质材料，毛细芯紧贴管壳和接头内壁面，毛细芯与管壳和接头内壁面组成液体工质通道，管壳和接头内部除去被毛细芯占据的部分均为蒸汽通道，液体工质和汽体工质通过多孔的毛细芯内壁面进行传热传质。管壳(3)上带有翅片，用于桁架式气液相变传热装置的安装固定。所述多个管壳通过多个接头连接形成桁架结构，具体为：任意两个管壳，一个管壳的一端通过接头与另一个管壳相连，一个管壳的另一端通过另一个接头与第三个管壳的一端相连，另一个管壳的另外一端通过第三个接头与第四个管壳的一端相连，从而形成桁架结构。桁架结构中，所有管壳内的毛细芯均与接头内的毛细芯互相连通，从而保证整个桁架结构中的毛细芯互相连通。桁架结构中，所有管壳内的蒸汽通道均与接头内的蒸汽通道互相连通，从而保证整个桁架结构中的蒸汽通道互相连通。所述桁架结构中的管壳与接头之间，均通过焊接密封。所述桁架结构的管壳至少留有1个自由端，所述充装端盖与所述自由端焊接，所述充装管再插入所述充装端盖的通孔，并与充装端盖焊接成一体。所述桁架结构管壳中若还有其他自由端，所述封装端盖与所述其他自由端焊接，用于桁架结构密封。通过所述充装管对桁架结构充灌一定量的汽液相变传热工质，液体工质和蒸汽工质能够分别沿液体通道和蒸汽通道到达桁架结构的任意部位。当所述桁架结构的某一管壳的某一部位受热时，该部位毛细芯内的液体工质吸热蒸发，变成高压蒸汽进入蒸汽通道，高压蒸汽通过相互连通的蒸汽通道进入桁架结构除受热部位的其它任意部位，并在其它任意部位毛细芯内壁面冷凝成液体工质，液体工质再沿相互连通的毛细芯靠受热蒸发部位产生的毛细抽吸力的作用回流到受热蒸发部位，如此循环不已，通过工质流动和汽液相变，实现桁架式汽液相变传热装置的传热和均温，整体温差在1～2℃之间。所述接头的形状包括：T型，L型，十字型，异型。所述桁架结构的形状，包括：二维的圆形、矩形、异形平面结构和三维的圆柱型、立方型、异形。本专利技术提供的桁架式汽液相变传热装置相对于现有技术，具有以下有益效果：(1)本专利技术提供的桁架式汽液相变传热装置，将内部设有毛细芯的管壳通过内部设有毛细芯的接头互相连接组成内部毛细芯互相连通和蒸汽通道互相连通的桁架式汽液相变传热装置，可将空间相机内部热源功耗高效均匀的传递到相机主体结构，节省主动控温功耗和加热回路路数，进而节省在轨资源；(2)本专利技术提供的桁架式气液相变传热装置，在高效传热的同时，可以作为空间光学相机主体支撑桁架，代替原有支撑结构，可减轻设备重量；(3)本专利技术提供的桁架式汽液相变传热装置，可根据具体产品形状、尺寸，设计组装成不同结构形式的桁架结构，结构适应性强。附图说明图1为本专利技术一种桁架式汽液相变传热装置平面实施例示意图；图2为本专利技术一种桁架式汽液相变传热装置立方体实施例示意图；图3为本专利技术一种桁架式汽液相变传热装置圆柱体实施例示意图；图4为本专利技术管壳横截面示意图；图5为本专利技术管壳与接头连接截面图；图6为本专利技术封装端盖与管壳连接截面图；图7为本专利技术充装端盖与管壳连接以及充装管与封装端盖连接截面图；图8为本专利技术优选的桁架结构示意图；图9为本专利技术一种优选方案平面桁架式汽液相变传热装置及其大气条件下测试数据图。具体实施方式以下结合附图和实施例，对本专利技术的具体实施方式作进一步详细描述。以下实例用于说明本专利技术，但不用来限制本专利技术的范围。本专利技术涉及相变传热
，公开了一种桁架式汽液相变传热装置及其组装焊接方法，装置包括：内部设有毛细芯的管壳、内部设有毛细芯的接头、封装端盖、充装端盖和充装管。接头的形状包括：T型，L型，十字型，异型。任意两个内部设有毛细芯的管壳之间能通过内部设有毛细芯的接头组成桁架结构，任意两个管壳之间的毛细芯和蒸汽通道都通过接头内的毛细芯和蒸汽通道互相连通，从而实现汽液相变传热工质在整个桁架装置内的循环。本专利技术在作为空间相机支撑结构的同时，可将空间相机内部热源热耗高效传递到相机结构上，高效节省在轨资源。图1～图9中：1：接头；2：管壳；3：管壳翅片；4：管壳内毛细芯；5：管壳蒸汽通道；6：接头内毛细芯；7：封装端盖；8：充装端盖；9：充装管本专利技术提供的一种桁架式本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种桁架式汽液相变传热装置，其特征在于包括：接头(1)、充装管(2)、管壳(3)、封装端盖(4)、充装端盖(5)；管壳(3)和接头(1)均为中空结构，管壳(3)以及接头(1)内部设有具有毛细吸力的毛细芯，毛细芯为多孔介质材料，且为中空结构，毛细芯紧贴管壳(3)和接头(1)的内壁面，管壳和接头的内壁面与毛细芯的微孔组成液体工质通道，管壳和接头内部除去被毛细芯占据的部分均为蒸汽通道，液体工质和汽体工质通过多孔的毛细芯内壁面进行传热传质；管壳(3)上带有翅片，用于桁架式气液相变传热装置的安装固定；任意两个管壳(3)之间能够通过接头(1)连接，形成桁架结构，管壳(3)与接头(1)焊接密封，桁架结构中所有管壳(3)至少有一个管壳(3)留有一个自由端，该自由端上焊接充装端盖(5)，充装端盖(5)上设有通孔，充装管(2)插入充装端盖(5)的通孔后与充装端盖(5)焊接成一体；工质充装完成后，充装管(2)通过冷焊密封，封装端盖(4)焊接在管壳(3)的其它自由端，使管壳(3)封闭。
【技术特征摘要】
1.一种桁架式汽液相变传热装置，其特征在于包括：接头(1)、充装管(2)、管壳(3)、封装端盖(4)、充装端盖(5)；管壳(3)和接头(1)均为中空结构，管壳(3)以及接头(1)内部设有具有毛细吸力的毛细芯，毛细芯为多孔介质材料，且为中空结构，毛细芯紧贴管壳(3)和接头(1)的内壁面，管壳和接头的内壁面与毛细芯的微孔组成液体工质通道，管壳和接头内部除去被毛细芯占据的部分均为蒸汽通道，液体工质和汽体工质通过多孔的毛细芯内壁面进行传热传质；管壳(3)上带有翅片，用于桁架式气液相变传热装置的安装固定；任意两个管壳(3)之间能够通过接头(1)连接，形成桁架结构，管壳(3)与接头(1)焊接密封，桁架结构中所有管壳(3)至少有一个管壳(3)留有一个自由端，该自由端上焊接充装端盖(5)，充装端盖(5)上设有通孔，充装管(2)插入充装端盖(5)的通孔后与充装端盖(5)焊接成一体；工质充装完成后，充装管(2)通过冷焊密封，封装端盖(4)焊接在管壳(3)的其它自由端，使管壳(3)封闭。2.根据权利要求1所述的一种桁架式汽液相变传热装置，其特征在于：桁架结构中所有管壳(3)之间的毛细芯互相导通，蒸汽通道互相导通。3.根据权利要求1所述的一种桁架式汽液相变传热装置，其特征在于：任意两个管壳(3)之间能够通过接头(1)连接，形成桁架结构，具体为：任意两个管壳(3)中，一个管壳的一端通过接头(1)与另一个管壳的一端连接，一个管壳的另一端与桁架结构内其它管壳连接，另一个管壳的另一端与桁架结构内其它管壳连接，形成桁架结构。4.根据权利要求1所述的一种桁架式汽液相变传热装置，其特征在于：通过充装管(2)灌注额定量汽液相变工质，液体工质及蒸汽工质能够分别沿管壳(3)内的毛细芯及蒸汽通道到达桁架结构的任意部位。5.根据权利要求1所述的一种桁架式汽液相变传热装置，其特征在于：桁架结构的任一管壳的任一部位受热时，该部位毛细芯内的液体工质吸热蒸发，变成高压蒸...
【专利技术属性】
技术研发人员：申春梅，罗世魁，杨涛，赵振明，阳明，于志，于峰，刘昭，白杰，高腾，赵石磊，赵宇，邵何强，王阳，
申请(专利权)人：北京空间机电研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11
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