一种月球基地冷热电联合供给系统技术方案

本发明专利技术提出了一种月球基地冷热电联合供给系统，属于月球基地能源供给领域。解决了现有技术中不能满足月球基地对冷热电需求的问题。它包括ORC发电系统、供热模块和供冷模块，供热模块与供冷模块连通有舱室，ORC发电系统以苯作为循环工质，ORC发电系统包括蒸发器、透平、冷凝器，蒸发器、透平和冷凝器沿着发电方向依次连接，蒸发器与冷凝器皆与舱室连接，供热模块包括储热单元以及太阳能槽式集热器，太阳能槽式集热器的两个导热油管路分别与蒸发器和储热单元连通，储热单元的导热油管路与蒸发器连接，供冷模块包括储冷单元和辐射器，储冷单元的导热油管路与冷凝器连接。它主要用于全月日的对月球基地供能。月日的对月球基地供能。月日的对月球基地供能。

【技术实现步骤摘要】
一种月球基地冷热电联合供给系统


[0001]本专利技术属于月球基地能源供给领域，特别是涉及一种月球基地冷热电联合供给系统。

技术介绍

[0002]载人深空探测成为当前航天活动的热门话题，许多国家对月球和火星上的临时前哨站和永久基地进行前沿性研究，这些前哨站最终将需要可靠且持续的电力。为科学设备和人类持续提供冷热源和电能是月球基地的一个关键问题。由于月球表面大多数位置的月夜持续约350小时，如果采用传统的光伏电池供电系统，则需要大量的发射质量来储存能量。即使采用能量密度高达500Wh/kg的再生燃料电池，储能装置的重量也应超过6.7吨。另一种选择是核反应堆，它可以在月球白天和夜晚以恒定的水平输送电能和热能。然而，核反应堆确实需要额外的质量来屏蔽辐射敏感的有效载荷，以及在发射、运行和使用后保护人类免受核辐射的措施。
[0003]此外，在中、后期月球基地建设中需考虑科研人员的加入，稳定冷源和热源的供给也成为基地建设的必要条件。而且在基地建设过程中尽可能使用原位能源，尽量减少必须从地球带来的硬件，降低任务成本。寻求月球基地冷、热、电联合供给的系统已经成为基地建设的重中之中。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本专利技术旨在提出一种月球基地冷热电联合供给系统,以解决现有技术中不能满足月球基地对冷热电需求的问题。
[0005]为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0006]一种月球基地冷热电联合供给系统，包括ORC发电系统、供热模块和供冷模块，所述供热模块与供冷模块连通有舱室，所述ORC发电系统以苯作为循环工质，所述ORC发电系统包括蒸发器、透平、冷凝器，所述蒸发器、透平和冷凝器沿着发电方向依次连接，所述蒸发器与冷凝器皆与舱室连接，所述供热模块包括储热单元以及太阳能槽式集热器，所述太阳能槽式集热器的两个导热油管路分别与蒸发器和储热单元连通，所述储热单元的导热油管路与蒸发器连接，所述供冷模块包括储冷单元和辐射器，所述储冷单元的导热油管路与冷凝器连接，所述储冷单元的热量传递管路与舱室连接，所述辐射器的两端分别与冷凝器和储冷单元连接。
[0007]更进一步的，所述舱室的外侧设有月球隔热系统。
[0008]更进一步的，所述球隔热系统包括金属隔热层和月壤隔热层，所述月壤隔热层与舱室接触，所述金属隔热层与月壤隔热层接触，所述储热单元和储冷单元的热量传递管路皆与月壤隔热层连接。
[0009]更进一步的，所述舱室底端连接有月壤恒温层，所述储热单元和储冷单元皆位于月壤恒温层内，由于月壤的导热系数在0.01W/(m
·
K)左右，保温性能极佳，直接将储冷单元
和储热单元设置在月壤恒温层内，能够达到保温的作用。
[0010]更进一步的，所述蒸发器与冷凝器之间设有工质泵。
[0011]更进一步的，所述蒸发器与舱室的连接管路上设有二号阀门和七号阀门，所述蒸发器与储热单元的导热油输入端处分别设有一号循环泵和三号循环泵，所述蒸发器与储热单元连接管路上设有三号阀门，所述太阳能槽式集热器的导热油输出端处设有一号阀门，所述一号阀门位于太阳能槽式集热器与三号循环泵之间，所述七号阀门位于太阳能槽式集热器与舱室之间。
[0012]更进一步的，所述冷凝器与舱室的连接管路上设有五号阀门和八号阀门，所述冷凝器与储冷单元的导热油输入端处分别设有二号循环泵和四号循环泵，所述冷凝器与储冷单元的连接管路上设有四号阀门，所述辐射器的导热油输出端处设有六号阀门，所述六号阀门位于辐射器与四号循环泵之间，所述八号阀门位于辐射器与舱室之间。
[0013]更进一步的，所述金属隔热层表面光滑，保证月球基地舱室的洁净度，所述月壤隔热层以熔融烧结后的月壤作为球形保温材料，导热油在其中流动，按需提供冷量和热量。
[0014]更进一步的，所述太阳能槽式集热器以线追踪的方式跟踪太阳移动轨迹，以期在月球表面获取最佳的太阳辐射值，来获得最大的能量利用率。
[0015]更进一步的，所述辐射器采用热管为其换热能力，来降低辐射器的换热面积和质量。
[0016]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
[0017]1.本专利技术能够全方面的满足月球基地对环控、能源方面的需求；
[0018]2.本专利技术通过同时设有ORC发电系统、供热模块和供冷模块，能够满足月球基地对冷热电需求的同时，还可实现全月日的月球基地供能；
[0019]3.本专利技术采用线追踪的太阳能槽式集热器，能够获取最大的能量利用率。
附图说明
[0020]构成本专利技术的一部分的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：
[0021]图1为本专利技术所述的一种月球基地冷热电联合供给系统示意图；
[0022]图2为本专利技术所述的月球基地隔热成示意图。
[0023]1‑
舱室，2
‑
储热单元，3
‑
储冷单元，4
‑
一号阀门，5
‑
一号循环泵，6
‑
太阳能槽式集热器，7
‑
二号阀门，8
‑
辐射器，9
‑
二号循环泵，10
‑
五号阀门，11
‑
四号阀门，12
‑
蒸发器，13
‑
冷凝器，14
‑
工质泵，15
‑
透平，16
‑
五号阀门，17
‑
六号阀门，18
‑
月壤恒温层，19
‑
金属隔热层，20
‑
月壤隔热层，21
‑
七号阀门，22
‑
八号阀门，23
‑
三号循环泵，24
‑
四号循环泵。
具体实施方式
[0024]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地阐述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本专利技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。
[0025]参见图1说明本实施方式，一种月球基地冷热电联合供给系统，包括ORC发电系统、供热模块和供冷模块，供热模块与供冷模块连接有舱室1，ORC发电系统包括蒸发器12、透平
15、冷凝器13，蒸发器12、透平15和冷凝器13沿着发电方向依次连接，蒸发器12与冷凝器13皆与舱室1连接，蒸发器12与冷凝器13之间设有工质泵14，供热模块包括储热单元2以及太阳能槽式集热器6，太阳能槽式集热器6的两个导热油管路分别与蒸发器12和储热单元2连通，储热单元2的导热油管路与蒸发器12连接，供冷模块包括储冷单元3和辐射器8，储冷单元3的导热油管路与冷凝器13连接，储冷单元3的热量传递管路与舱室1连接，辐射器8的两端分别与冷凝器13和储冷单元3连接，ORC发电系统以苯作为循环工质，从蒸发器12本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种月球基地冷热电联合供给系统，其特征在于：包括ORC发电系统、供热模块和供冷模块，所述供热模块与供冷模块同时连接有舱室(1)，所述ORC发电系统包括蒸发器(12)、透平(15)、冷凝器(13)，所述蒸发器(12)、透平(15)和冷凝器(13)沿着发电方向依次连接，所述蒸发器(12)与冷凝器(13)皆与舱室(1)连接，所述供热模块包括储热单元(2)以及太阳能槽式集热器(6)，所述太阳能槽式集热器(6)的两个导热油管路分别与蒸发器(12)和储热单元(2)连通，所述储热单元(2)的导热油管路与蒸发器(12)连接，所述供冷模块包括储冷单元(3)和辐射器(8)，所述储冷单元(3)的导热油管路与冷凝器(13)连接，所述储冷单元(3)的热量传递管路与舱室(1)连接，所述辐射器(8)的两端分别与冷凝器(13)和储冷单元(3)连接。2.根据权利要求1所述的一种月球基地冷热电联合供给系统，其特征在于：所述舱室(1)的外侧设有月球隔热系统。3.根据权利要求2所述的一种月球基地冷热电联合供给系统，其特征在于：所述月球隔热系统包括金属隔热层(19)和月壤隔热层(20)，所述月壤隔热层(20)与舱室(1)接触，所述金属隔热层(19)与月壤隔热层(20)接触，所述储热单元(2)和储冷单元(3)的热量传递管路皆与月壤隔热层(20)连接。4.根据权利要求1所述的一种月球基地冷热电联合供给系统，其特征在于：所述舱室(1)底端连接有月壤恒温层(18)，所述储热单元(2)和储冷单元(3)皆位于月壤恒温层(18)内。5.根据权利要求1所述的一种月球基地冷热电联合供给系统，其特征在于：所述蒸发器(12)与冷凝器(13)之间...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘泽宽，秦江，王紫璇，王静贻，程昆林，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：