一种常温环路热管工质充装量及储液器容积的设计方法技术

本发明专利技术提供了一种常温环路热管工质充装量及储液器容积的设计方法，包括分别建立最低温工况下和最高温工况下，工质充装量与常温环路热管中各汽液通道的含液率及容积的方程式，最低温工况下的工质充装量与最高温工况下的工质充装量相同，依据最低温工况下的工质充装量的值计算出最高温工况下的储液器的含液率，若得到的含液率的值大于1，则增大储液器的长度直至储液器的含液率的值小于1；若得到的含液率的值小于0.8，则减小储液器的长度直至储液器的含液率的值大于0.8，此时得出储液器容积及工质充装量即为所求。其中本发明专利技术的有益效果是：保证工质的充装量合适而实现常温环路热管工作正常以及环路热管能成功启动，也使储液器的容积实现最优化。器的容积实现最优化。器的容积实现最优化。

【技术实现步骤摘要】
一种常温环路热管工质充装量及储液器容积的设计方法


[0001]本专利技术涉及常温环路热管领域，特别涉及一种常温环路热管工质充装量及储液器容积的设计方法。

技术介绍

[0002]常温环路热管是一种无源的气液两相传热装置，因其具有高效传热性、距离远热传输能力、系统热阻小、可靠性高等优势，使其在航天航空的热控系统中得到广泛的应用。常温环路热管的工作温区在200
‑
350K。其中环路热管中的工质充装量会影响到环路热管系统的启动和稳定运行，初始工质的合理分布能够保证环路热管在恶劣的启动条件下，不借助外加动力仍能顺利启动；同时也能避免在稳态运行时出现温度波动。因此工质充装的不合适可能导致常温环路热管工作失效或工作温度波动，这将严重影响其工作稳定性。尽管储液器没有理论上限，但由于空间和重量的限制，应使储液器的设计容积实现最优化。
[0003]专利CN112818468A中对环路热管在不同温度进行了区分，在低温启动工况、高温耐温工况、高温工作工况以及低温工作工况分别建立储液器容积和工质量关系的方程组，高温工作工况下的储液器容积与工质量的关系式分别带入低温启动工况和高温耐温工况下的关系式中，得到储液器容积的最小值与最大值，然后在最小值与最大值之间选取一个值作为储液器容积，分别计算高温工作工况和低温工作工况对应的工质量；若低温工作工况下的工质量大于或等于高温工作工况下的工质量，则表示选取的储液器容积不匹配；在最小值与最大值之间重新选取一个值作为储液器容积，直到低温工作工况下的工质量小于高温工作工况下的工质量，此时选取的储液器容积和高温工作工况下的工质量即为所求。
[0004]上述专利中对四种不同温度工况下的方程式进行建立，对于汽液通道的容积计算未对毛细芯干道的容积进行考量；在低温启动工况下，对于储液器内液体工质的容积含量不小于储液器容积的1/3的设计无法保证储液器的液位在低温启动工况下是否没过毛细芯液体干道，最终可能因充装量过少而导致环路热管启动失败。

技术实现思路

[0005]为了解决上述技术问题，本专利技术中披露了一种从常温环路热管启动原理出发，在确保环路热管能成功启动的同时，实现储液器的最优化设计的常温环路热管工质充装量及储液器容积的设计方法，本专利技术的技术方案是这样实施的：
[0006]一种常温环路热管工质充装量及储液器容积的设计方法，分别建立最低温工况下和最高温工况下的工质充装量与常温环路热管中各汽液通道含液率及容积的方程式；依据设定的储液器长度计算出最低温工况下的工质充装量，所述最低温工况下的工质充装量与最高温工况下的工质充装量相同，依据所述最低温工况下的工质充装量的值计算出最高温工况下的所述储液器的含液率，若计算出的所述储液器的含液率的值大于1，则增大所述储液器的长度直至所述储液器的含液率的值小于1；若计算出的所述储液器的含液率的值小于0.8，则减小所述储液器的长度直至所述储液器的含液率的值大于0.8，此时得出所述储
液器容积及填充的工质充装量即为所求。
[0007]优选地，所述常温环路热管中的汽液通道容积包括蒸发器汽通道容积、毛细芯孔隙容积、毛细芯液体干道的容积、蒸汽管路容积、冷凝器管路容积、液管路容积和储液器容积。
[0008]优选地，所述蒸发器汽通道容积包括蒸汽槽道、蒸汽腔和蒸汽接口的容积。
[0009]优选地，所述毛细芯孔隙容积V2＝V
W
·
ε，其中：V2：毛细芯空隙容积；V
W
：毛细芯容积；ε：毛细芯孔隙率。
[0010]优选地，所述储液器的内径略大于蒸发器管壳的内径，依据所述设定的储液器的长度计算出所述储液器容积。
[0011]优选地，在最低温工况时，所述储液器中的液位应当没过毛细芯液体干道，所述液位为最低液位高度。
[0012]优选地，依据所述最低液位高度确定在最低温工况下的所述储液器的含液率。
[0013]优选地，在最高温工况时，所述储液器的含液率不低于0.8。
[0014]实施本专利技术的技术方案可解决现有技术中常温环路热管的工质充装的不合适可能导致常温环路热管工作失效或工作温度波动的技术问题；实施本专利技术的技术方案，通过分别建立最低温工况和最高温工况下，工质充装量与常温环路热管汽液通道容积以及含液率的方程式，定义储液器的内径略大于蒸发器的管壳内径，依据给定储液器的初始长度可以确定储液器的容积，在最低温工况下，储液器以液位没过毛细芯液体干道为设计准则，可以确定最低液面高度，从而计算出储液器内的含液率，最低温工况下的工质充装量与最高温工况下的工质充装量相同，依据最低温度工况下的工质充装量可以计算出最高温工况下的储液器的含液率，若该含液率的值大于1则增大储液器的长度直至含液率的值小于1；若该含液率的值小于0.8则减小储液器的长度直至含液率的值大于0.8，可实现保证工质的充装量的合适继而实现常温环路热管工作正常，避免出现工作温度波动的问题，确保环路热管能成功启动的同时，也使储液器的容积实现最优化，同时计算简便的技术效果。
附图说明
[0015]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一种实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0016]其中相同的零部件用相同的附图标记表示。需要说明的是，下面描述中使用的词语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”和“下”指的是附图中的方向，词语“底面”和“顶面”、“内”和“外”分别指的是朝向或远离特定部件几何中心的方向。
[0017]图1为常温环路热管结构示意图；
[0018]图2为蒸发器结构示意图；
[0019]图3为常温环路热管充装量及储液器尺寸计算流程示意图。
[0020]在上述附图中，各图号标记分别表示：
[0021]1蒸发器
[0022]1‑
1毛细芯
[0023]1‑
2管壳
[0024]1‑
3蒸汽接口
[0025]1‑
4液接口
[0026]1‑
5蒸汽槽道
[0027]1‑
6毛细芯液体干道
[0028]1‑
7蒸汽腔
[0029]2蒸汽管路
[0030]3冷凝器
[0031]4冷凝器管路
[0032]5液管路
[0033]6储液器
具体实施方式
[0034]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、完整地描述，显然，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。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0035]实施例
[0036]在优选的实施例中，一种常温环路热管工质充装量及储液器容积的设计方法，如图1本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种常温环路热管工质充装量及储液器容积的设计方法，其特征在于：分别建立最低温工况下和最高温工况下的工质充装量与常温环路热管中各汽液通道含液率及容积的方程式；依据设定的储液器长度计算出最低温工况下的工质充装量，所述最低温工况下的工质充装量与最高温工况下的工质充装量相同，依据所述最低温工况下的工质充装量的值计算出最高温工况下的所述储液器的含液率，若计算出的所述储液器的含液率的值大于1，则增大所述储液器的长度直至所述储液器的含液率的值小于1；若计算出的所述储液器的含液率的值小于0.8，则减小所述储液器的长度直至所述储液器的含液率的值大于0.8，此时得出所述储液器容积及工质充装量即为所求。2.根据权利要求1所述的一种常温环路热管工质充装量及储液器容积的设计方法，其特征在于：所述常温环路热管中的汽液通道容积包括蒸发器汽通道容积、毛细芯孔隙容积、毛细芯液体干道的容积、蒸汽管路容积、冷凝器管路容积、液管路容积和储液器容积。3.根据权利要求2所述的一种常温环路热管工质充装量及储液器容积的设计方法，其特征在于：所述蒸发器汽通道容...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢龙，牛雷，赵洁莲，
申请(专利权)人：上海格熵航天科技有限公司，
类型：发明
国别省市：