A high-precision two-stage temperature control system for scientific laboratory cabinet based on semiconductor heat pump is proposed, in which cooling branches with cold plates are connected in parallel to form a cooling network; the water supply and return pipes of the cooling network exchange heat through semiconductor heat pump; the cold and hot ends of semiconductor heat pump have bypass branches respectively; and the secondary liquid circulation system is carried out through an intermediate heat exchanger and a thermal control bus outside the cabinet. Heat exchange. The invention regulates the inlet working medium temperature of parallel cooling network by semiconductor heat pump, and meets the local heat dissipation demand by adjusting the solenoid regulating valve of each cooling branch; adjusts the inlet cooling working medium temperature of parallel cooling network by semiconductor heat pump module, which is beneficial to eliminating the negative influence of the fluctuation of inlet flow temperature on the temperature control in cabinet, and can be full when the inlet flow temperature is on the high side. Fully low temperature control requirements, and avoid condensation in the case of low inflow temperature, improve the effectiveness and accuracy of temperature control in scientific laboratory cabinet.
【技术实现步骤摘要】
一种基于半导体热泵的科学实验柜高精度双级控温系统
本专利技术属于航天器热控应用领域，公开了一种适用于航天器科学实验柜温度控制的系统方案。
技术介绍
航天器主动热控系统主要通过机械泵提供动力的循环流体回路执行热量收集、热量传递和热量耗散的功能。科学实验柜是航天器上为多学科、多领域的科学研究仪器和设备提供资源接口的装置。科学实验柜控温系统作为航天器主动热控系统的局部和终端，它的任务主要是通过布置于各局部的冷板收集载荷废热，传递至机柜外部并最终排散至空间热沉，以此保证不同实验所需的环境温度，同时减少载荷散热对航天器结构和环境的影响。因此科学实验柜控温系统的设计对航天器中科学实验的有效开展和飞行器全部任务周期下的安全飞行有重要意义。以国际空间站为例，空间站内部主动热控系统分为中温和低温两个回路。科学实验柜有多种热控方案：(1)空间站热控系统同时为实验柜提供中温水和低温水；(2)空间站热控系统仅为实验柜提供中温水或低温水；(3)空间站热控系统为实验柜提供中温水或低温水，通过中间换热器与机柜内泵驱动的二级水回路进行热量交换。这些方案下实验柜入口冷却水温度均直接依赖于空间站热控...
【技术保护点】
1.一种科学实验柜高精度双级控温系统，其特征在于包括：中间换热器(1)，所述中间换热器(1)被置于实验柜(18)之外；二级液体循环系统(2)，其包括循环泵(3)、冷端三通阀(5)、半导体热泵组件(6)、热端三通阀(11)、旁路电磁调节阀(13)、截止阀(14)、冷却网络，并被置于实验柜(18)之内，其中：所述冷却网络包括多个并联冷却支路，每个冷却支路(8)均包括冷板(9)、支路电磁调节阀(10)、温度传感器(16)和流量计(17)，所述冷却网络的供水管路和回水管路通过所述半导体热泵组件(6)进行热交换；所述半导体热泵组件(6)和循环泵(3)之间设有旁通支路(4)；所述冷端三...
【技术特征摘要】
1.一种科学实验柜高精度双级控温系统，其特征在于包括：中间换热器(1)，所述中间换热器(1)被置于实验柜(18)之外；二级液体循环系统(2)，其包括循环泵(3)、冷端三通阀(5)、半导体热泵组件(6)、热端三通阀(11)、旁路电磁调节阀(13)、截止阀(14)、冷却网络，并被置于实验柜(18)之内，其中：所述冷却网络包括多个并联冷却支路，每个冷却支路(8)均包括冷板(9)、支路电磁调节阀(10)、温度传感器(16)和流量计(17)，所述冷却网络的供水管路和回水管路通过所述半导体热泵组件(6)进行热交换；所述半导体热泵组件(6)和循环泵(3)之间设有旁通支路(4)；所述冷端三通阀(5)连接所述供水管路、半导体热泵组件(6)的冷端(601)和一条冷端旁路(7)；所述热端三通阀(11)连接所述回水管路、半导体热泵组件(6)的热端(602)和一条热端旁路(12)；所述二级液体循环系统(2)与实验柜外部的航天器热控总线(19)通过中间换热器(1)进行热量交换，所述旁通支路(4)上设有一个旁路电磁调节阀(13)和压差传感器(15)。2.根据权利要求1所述的科学实验柜高精度双级控温系统，其特征在于所述半导体热泵组件(6)包括：基于P-N结热电偶的热电制冷组件(603)，对称布置的冷端端内翅片管(601)、热端内翅片管(602)。3.根据权利要求2所述的科学实验柜高精度双级控温系统，其特征在于进一步包括：旁通支路阀门控制器(20)，其接收压差传感器(15)的信号，并通过其输出信号控制旁路电磁调节阀(13)；三通阀控制器(23)，其根据来自供水管路半导体热泵组件前温度传感器(1601)的信号和来自供水管路半导体热泵组件后温度传感器(1602)的信号，控制冷端三通阀(5)和热端三通阀(11)，热电制冷器控制器(21)，其根据来自供水管路半导体热泵组件前温度传感器(1601)的信号和来自供水管路半导体热泵组件后温度传感器(1602)的信号，控制半导体热泵组件(6)中的热电制冷器(603)，冷却支路阀门控制器(22)，其根据来自供水管路半导体热泵组件后温度传感器(1602)的信号和来自各冷却支路冷板出口温度传感器(1603)的信号，控制冷却支路上的支路电磁调节阀(10)。4.根据权利要求3所述的科学实验柜高精度双级控温系统，其特征在于：旁通支路阀门控制器(20)、热电制冷器控制器(21)、冷却支路阀门控制器(22)和三通阀控制器(23)均集成在FPGA控制器(24)中。5.根据权利要求1-4之一所述的科学实验柜高精度双级控温系统，其特征在于：通过旁通支路(4)上的旁路电磁调节阀(13)，控制供水管路和回水管路间的压差；通过控制冷端三通阀(5)和热端三通阀(11)改变所述科学实验柜高精度双级控温系统的工作模式；通过调节半导体热泵组件(6)中的热电制冷组件(603)的功率，控制冷却网络的入口工质的温度；通过各冷却支路(8)的支路电磁调节阀(10)，控制各冷却支路冷板(9)的进口工质与出口工质的温差。6.基于根据权利要求1所述的科学实验柜高精度双级控温系统的科学实验柜高精度双级控温方法，其...
【专利技术属性】
技术研发人员：李运泽，韦慧怡，蔡本元，张翼，熊凯，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：北京,11
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