The invention discloses a multi-flexible evaporator loop heat pipe temperature control system for space station scientific load cabinet, which includes: flexible evaporator; tubular condenser; liquid pipeline connecting evaporator and condenser; steam pipeline connecting evaporator and condenser; liquid reservoir storing refrigerant. Flexible evaporators include flexible porous capillary cores made of stainless steel, paraffin capsules in the same channel area as flexible porous capillary cores made of stainless steel, and sintered porous capillary cores made of nickel carbonyl powder. The invention utilizes the capillary suction force of the capillary core to make the working medium circulate between the evaporator and the condenser to take away the heat. By utilizing the characteristics of temperature-sensitive phase change and volume change of the paraffin capsule placed in the evaporator, the flexible capillary core is extruded and the flow rate of the working medium is changed to achieve the purpose of self-adaptive temperature control. The invention does not need an external drive pump, saves energy, has reliable performance and strong self-adaptive temperature control capability, and is suitable for the temperature control requirements of the scientific load cabinet of the space station.
【技术实现步骤摘要】
一种用于空间站科学载荷柜的多柔性蒸发器环路热管控温系统和方法
本专利技术涉及一种用于空间站科学载荷柜的多柔性蒸发器环路热管控温系统和方法。
技术介绍
随着航天技术的发展,空间站已经成为一个引人瞩目的科学研究和探索的前沿阵地。目前,人类已经在空间站上进行了数百项不同的科学研究,在医药、环境、生物以及太空探索方面均取得了重大研究进展,随着空间科学实验研究的不断深入以及电子器件性能的不断提升和体积不断地向小型化轻量化方向发展,空间站科学载荷的散热问题越来越突出,一方面,由于空间站空间利用和结构重量设计要求,往往只能给出较小的区域用于专门布置控温系统,因此需要控温元件结构紧凑轻便,布置灵活,可靠性高;另一方面,控温系统要性能好,响应快,且满足高热流密度散热要求。这些都对空间站实验载荷控温系统提出了新的挑战,控温系统需要有更好的传热性能,较低的重量,较小的体积和较少的能量消耗。环路热管作为一种高效的被动式相变冷却装置,能很好的满足空间站控温系统的需求。其利用工质的相变传热,依靠自身毛细结构提供的毛细力泵送冷凝液回流,形成了蒸发—冷凝循环,具有传热能力强,热阻低、等温性好、效率高、传输距离长以及不需要额外耗能等优点,由于唯一的动力是依靠蒸发器毛细芯的毛细抽吸作用,无需外加动力,可靠性好。同时由于气、液管路可以任意安排,提高了系统的灵活性,非常适用于空间站科学载荷的控温。但是,在环路热管运行过程中还存在几大问题:1.系统仅靠毛细芯为内部工质的循环提供动力,系统运行过程中,毛细抽吸力和工质阻力均会发生变化,一旦毛细抽吸力小于系统总压降时环路热管无法正常工作,而当毛细抽吸力 ...
【技术保护点】
1.用于空间站科学载荷柜的多柔性蒸发器环路热管控温系统,其特征在于包括:多个平板蒸发器(1)、冷凝器(2)、液体管路(3)、气体管路(4)、储液器(5),其中:所述的平板蒸发器(1)包括基板(101)和盖板(102),蒸发器基板(101)具有槽道,槽道中置入有柔性多孔毛细芯(103)、烧结多孔毛细芯(104)和感温石蜡胶囊(105),槽道中还具有集气腔区域(101D),盖板(102)蒸发段具有盖板肋片(102A)的结构,形成多道集气槽(102B),工质流入烧结多孔毛细芯(104),由盖板肋片(102A)的结构导入的热量使工质蒸发,蒸发产生的蒸气通过集气槽(102B)导入集气腔区域(101D),再由集气腔出口流向气体管路,其中,当载荷热负荷增加时,感温石蜡胶囊(105)中的感温石蜡受热后相变形成固‑液两相共存状态且体积膨胀,该体积膨胀对处于同一槽道的柔性多孔毛细芯(103)造成挤压,从而使得柔性多孔毛细芯(103)内的液体工质在挤压力的作用下向烧结多孔毛细芯(104)段移动,使得蒸发端工质的流量变大,蒸发量增加,从而能够带走更多的热量。
【技术特征摘要】
1.用于空间站科学载荷柜的多柔性蒸发器环路热管控温系统,其特征在于包括:多个平板蒸发器(1)、冷凝器(2)、液体管路(3)、气体管路(4)、储液器(5),其中:所述的平板蒸发器(1)包括基板(101)和盖板(102),蒸发器基板(101)具有槽道,槽道中置入有柔性多孔毛细芯(103)、烧结多孔毛细芯(104)和感温石蜡胶囊(105),槽道中还具有集气腔区域(101D),盖板(102)蒸发段具有盖板肋片(102A)的结构,形成多道集气槽(102B),工质流入烧结多孔毛细芯(104),由盖板肋片(102A)的结构导入的热量使工质蒸发,蒸发产生的蒸气通过集气槽(102B)导入集气腔区域(101D),再由集气腔出口流向气体管路,其中,当载荷热负荷增加时,感温石蜡胶囊(105)中的感温石蜡受热后相变形成固-液两相共存状态且体积膨胀,该体积膨胀对处于同一槽道的柔性多孔毛细芯(103)造成挤压,从而使得柔性多孔毛细芯(103)内的液体工质在挤压力的作用下向烧结多孔毛细芯(104)段移动,使得蒸发端工质的流量变大,蒸发量增加,从而能够带走更多的热量。2.根据权利要求1所述的用于空间站科学载荷柜的多柔性蒸发器环路热管控温系统,其特征在于:基板和盖板上在相同位置开有若干通孔(106),通过螺钉和密封圈密封。3.根据权利要求1所述的用于空间站科学载荷柜的多柔性蒸发器环路热管控温系统,其特征在于:蒸发器(1)分别横向布置在机柜(7)的层板(8)上,冷凝器(2)固定于机柜背部,由空间站中温回路(6)提供的冷却流体进行冷却,多个储液器(5)分别连接于各蒸发器(1)的液体管路(3)上,蒸发器(1)的入口端和冷凝器的出口端通过气体管路(4)连接,组成完整的循环回路。4.根据权利要求1所述的用于空间站科学载荷柜的多柔性蒸发器环路热管控温系统,其特征在于:所述冷凝器(2)为管式换热器,由空间站中温回路(6)提供的冷却流体进行冷凝。5.基于一种多柔性蒸发器环路热管控温系统的用于空间站科学载荷柜的...
【专利技术属性】
技术研发人员:李运泽,蔡本元,熊凯,毛羽丰,李佳欣,李恩辉,
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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