设备舱温度和压力的控制系统及调控方法技术方案

本发明专利技术公开了一种设备舱温度和压力的控制系统及调控方法，其中，系统包括：制冷剂储罐和喷嘴，分别用于存储和雾化冷却工质，并通过喷雾方式对高热流表面进行定向冷却，使得将制冷剂分布在舱内；温度传感器和压力压差组合传感器，分别用于检测舱内设备的当前温度和舱外环境的当前压力，以得到当前压差；设置于供液管路的供液电磁阀和排气电磁阀；控制执行器，用于根据当前温度和当前压差控制供液电磁阀和排气电磁阀的开启或关闭，以控制舱内设备的表面温度和舱内的环境压力处于预设范围内。该系统具有制冷剂消耗量小、结构简单、控制灵活、容易实现的优点，能够满足飞行器动态环境变化过程中，设备舱内温度和压力的控制需求。

Control system and control method of temperature and pressure in equipment cabin

【技术实现步骤摘要】
设备舱温度和压力的控制系统及调控方法
本专利技术涉及临近空间/空间飞行器设备舱热管理
，特别涉及一种设备舱温度和压力的控制系统及调控方法。
技术介绍
临近空间/空间超声速和高超声速飞行器在很大程度上代表了一个国家的军事实力，一直是世界各军事强国争相发展的技术。飞行器设备舱的冷却是发展临近空间/空间超声速和高超声速飞行器技术急需解决的问题之一。飞行器携带的电子设备其温度一旦超过许用温度，电子设备的性能将受到严重影响，甚至破坏。此外，在气动热作用下舱体外表面形成的高温、高热流的边界条件同样对舱内的电子设备形成较强的加热作用。为了保证飞行器的安全飞行，必须采取及时有效的冷却方式将设备舱内聚集的热量快速的排散掉，维持舱内电子设备的工作温度在合理的范围内。飞行器所处的特殊环境和飞行器自身结构的要求都对设备舱内电子器件的温度调控提出了巨大挑战，主要包括：(1)当飞行器所处环境为高空环境时(如临近空间环境)，环境压力比较低(临近空间环境压力<5500Pa)，空气稀薄，气体对流冷却能力差；(2)设备舱的空间有限，舱内电子设备的空间分布密度往往比较高，且电子设备的形状、大小和热功率高低排布等具有较大的随机性，实现每个设备都具有良好的冷却效果具有较大的挑战性；(3)冷却方式的选择不仅要简单易实现，还要特别要求冷却系统具有体积小、重量轻的特点；(4)当引入相变冷却工质时，要满足舱体及设备的“维形”要求。因此，在制定设备舱控温控压技术方案时需要兼顾的限制因素比较多，即要实现设备的冷却，又要考虑轻量化和舱体结构的承受能力。
技术实现思路
本专利技术旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本专利技术的一个目的在于提出一种设备舱温度和压力的控制系统，该系统具有制冷剂消耗量小、结构简单、控制灵活、容易实现的优点，能够满足飞行器动态环境变化过程中，设备舱内温度和压力的控制需求。本专利技术的另一个目的在于提出一种设备舱温度和压力的调控方法。为达到上述目的，本专利技术一方面实施例提出了一种设备舱温度和压力的控制系统，包括：制冷剂储罐和喷嘴，分别用于存储和雾化冷却工质，并通过喷雾方式对高热流表面进行定向冷却，使得将制冷剂分布在舱内；温度传感器和压力压差组合传感器，分别用于检测舱内设备的当前温度和舱外环境的当前压力，以得到当前压差；设置于供液管路的供液电磁阀和排气电磁阀；控制执行器，用于根据所述当前温度和所述当前压差控制所述供液电磁阀和排气电磁阀的开启或关闭，以控制舱内设备的表面温度和舱内的环境压力处于预设范围内。本专利技术实施例的设备舱温度和压力的控制系统，利用制冷工质的喷雾冷却实现舱内设备的冷却，利用舱外的低压环境并通过向外排气的方式对舱内环境进行压力调节，具有制冷剂消耗量小、结构简单、控制灵活、容易实现的优点，能够满足飞行器动态环境变化过程中，设备舱内温度和压力的控制需求。另外，根据本专利技术上述实施例的设备舱温度和压力的控制系统还可以具有以下附加的技术特征：进一步地，在本专利技术的一个实施例中，所述喷嘴设置于所述供液管路上，且所述喷嘴的数量和设置位置根据舱内热源信息确定。进一步地，在本专利技术的一个实施例中，所述设置位置还根据设备的体积和发热功率确定。进一步地，在本专利技术的一个实施例中，所述控制执行器具体用于当舱内设备的表面温度高于控温上限值时，发出开启所述供液电磁阀指令，以使得储罐内的制冷剂通过所述供液管路和所述喷嘴对舱内设备进行喷雾冷却，而当舱内设备的表面温度低于控温下限值时，发出关闭所述供液电磁阀指令，以停止舱内喷雾冷却。进一步地，在本专利技术的一个实施例中，所述控制执行器具体用于当舱内环境压力高于舱外环境压力并达到控压上限值时，发出开启所述排气电子阀的指令，使得舱内气体外流，舱内压力下降，而当所述舱内环境压力达到控压下限值时，发出关闭所述排气电子阀的指令，所述舱内气体停止外流，所述舱内压力回升。为达到上述目的，本专利技术另一方面实施例提出了一种设备舱温度和压力的调控方法，包括以下步骤：检测舱内设备的当前温度和舱外环境的当前压力，以得到当前压差；根据所述当前温度和所述当前压差控制供液电磁阀和排气电磁阀的开启或关闭，以控制舱内设备的表面温度和舱内的环境压力处于预设范围内，其中，所述供液电磁阀设置于供液管路。本专利技术实施例的设备舱温度和压力的调控方法，利用制冷工质的喷雾冷却实现舱内设备的冷却，利用舱外的低压环境并通过向外排气的方式对舱内环境进行压力调节，具有制冷剂消耗量小、结构简单、控制灵活、容易实现的优点，能够满足飞行器动态环境变化过程中，设备舱内温度和压力的控制需求。另外，根据本专利技术上述实施例的设备舱温度和压力的调控方法还可以具有以下附加的技术特征：进一步地，在本专利技术的一个实施例中，根据所述当前温度控制供液电磁阀开启或关闭，以控制舱内设备的表面温度处于预设范围内，进一步包括：当舱内设备的表面温度高于控温上限值时，发出开启所述供液电磁阀指令，以使得制冷剂储罐内的制冷剂通过所述供液管路和喷嘴对舱内设备进行喷雾冷却，其中，所述制冷剂储罐和所述喷嘴，分别用于存储和雾化冷却工质，并通过喷雾方式对高热流表面进行定向冷却，使得将制冷剂分布在舱内；当舱内设备的表面温度低于控温下限值时，发出关闭所述供液电磁阀指令，以停止舱内喷雾冷却。进一步地，在本专利技术的一个实施例中，所述喷嘴设置于所述供液管路上，且所述喷嘴的数量和设置位置根据舱内热源信息确定。进一步地，在本专利技术的一个实施例中，所述设置位置还根据设备的体积和发热功率确定。进一步地，在本专利技术的一个实施例中，根据所述当前压差控制排气电磁阀的开启或关闭，以控制舱内的环境压力处于预设范围内，进一步包括：当舱内环境压力高于舱外环境压力并达到控压上限值时，发出开启所述排气电子阀的指令，使得舱内气体外流，舱内压力下降；当所述舱内环境压力达到控压下限值时，发出关闭所述排气电子阀的指令，所述舱内气体停止外流，所述舱内压力回升。本专利技术附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。附图说明本专利技术上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：图1为根据本专利技术实施例的设备舱温度和压力的控制系统的结构示意图；图2为根据本专利技术实施例的舱内温度和压力的控制流程图；图3为根据本专利技术实施例的调节过程中舱内温度和压力的变化过程示意图；图4为根据本专利技术实施例的设备舱温度和压力的调控方法的流程图。附图标记说明：制冷剂储罐1、供液电磁阀2、设备舱3、供液管路4、喷嘴5、舱内设备6、温度传感器和压力压差组合传感器8、控制执行器9和排气电磁阀10。具体实施方式下面详细描述本专利技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种设备舱温度和压力的控制系统，其特征在于，包括：/n制冷剂储罐和喷嘴，分别用于存储和雾化冷却工质，并通过喷雾方式对高热流表面进行定向冷却，使得将制冷剂分布在舱内；/n温度传感器和压力压差组合传感器，分别用于检测舱内设备的当前温度和舱外环境的当前压力，以得到当前压差；/n设置于供液管路的供液电磁阀和排气电磁阀；以及/n控制执行器，用于根据所述当前温度和所述当前压差控制所述供液电磁阀和排气电磁阀的开启或关闭，以控制舱内设备的表面温度和舱内的环境压力处于预设范围内。/n

【技术特征摘要】
1.一种设备舱温度和压力的控制系统，其特征在于，包括：
制冷剂储罐和喷嘴，分别用于存储和雾化冷却工质，并通过喷雾方式对高热流表面进行定向冷却，使得将制冷剂分布在舱内；
温度传感器和压力压差组合传感器，分别用于检测舱内设备的当前温度和舱外环境的当前压力，以得到当前压差；
设置于供液管路的供液电磁阀和排气电磁阀；以及
控制执行器，用于根据所述当前温度和所述当前压差控制所述供液电磁阀和排气电磁阀的开启或关闭，以控制舱内设备的表面温度和舱内的环境压力处于预设范围内。


2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述喷嘴设置于所述供液管路上，且所述喷嘴的数量和设置位置根据舱内热源信息确定。


3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述设置位置还根据设备的体积和发热功率确定。


4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述控制执行器具体用于当舱内设备的表面温度高于控温上限值时，发出开启所述供液电磁阀指令，以使得储罐内的制冷剂通过所述供液管路和所述喷嘴对舱内设备进行喷雾冷却，而当舱内设备的表面温度低于控温下限值时，发出关闭所述供液电磁阀指令，以停止舱内喷雾冷却。


5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述控制执行器具体用于当舱内环境压力高于舱外环境压力并达到控压上限值时，发出开启所述排气电子阀的指令，使得舱内气体外流，舱内压力下降，而当所述舱内环境压力达到控压下限值时，发出关闭所述排气电子阀的指令，所述舱内气体停止外流，所述舱内压力回升。


6.一种设备舱温度和压力的调控方法，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜培学，王超，胥蕊娜，祝银海，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：北京;11