本发明专利技术公开了一种环路热管空间辐射散热器系统运行温度计算方法包括：步骤1：获取环路热管各部件以及所述各部件的结构参数；步骤2：基于所述结构参数，获取所述环路热管的稳态运行温度的预设值和第一蒸发质量流量；步骤3：根据所述第一蒸发质量流量，获取所述环路热管内的蒸汽出口温度和蒸汽的流动压降；步骤4：基于所述蒸汽出口温度和所述流动压降，构建耦合迭代模型；步骤5：根据所述耦合迭代模型的输出结果，获取所述环路热管内的热泄露量和过冷量；步骤6：判断所述热泄露量和所述过冷量是否相等，根据判断结果，完成所述环路热管内系统运行温度的计算。本发明专利技术的方法可用于评估环路热管空间辐射散热器工作性能及散热特性。管空间辐射散热器工作性能及散热特性。管空间辐射散热器工作性能及散热特性。
【技术实现步骤摘要】
一种环路热管空间辐射散热器系统运行温度计算方法
[0001]本专利技术涉及空间核反应堆环路热管散热器设计领域，更具体的说是涉及一种环路热管空间辐射散热器系统运行温度计算方法。
技术介绍
[0002]环路热管空间辐射散热器是一种利用环路热管耦合辐射散热翅片或面板的高效非能动两相热传输辐射散热系统，区别于传统带有翅片的热管散热器，其具有传递热量大、不依赖泵长距离传热、有效隔离机械振动的特点，被认为是未来大功率斯特林热电转换一体化空间核反应堆热排散装置的最佳理想选择。在环路热管辐射散热器中，环路热管和辐射散热翅片或面板作为主要热传输装置，其结构参数设计直接决定了空间核反应堆的热排散能力。
[0003]随着空间核反应堆设计功率需求的不断提高，辐射散热系统需要增加辐射散热器散热面积或提高辐射散热器运行温度才能满足设计需求。当系统运行温度存在设计限值时，需要一种计算方法来校核当前的结构参数是否满足要求，以便对环路热管空间辐射散热器设计提出详细评价。
[0004]基于此，为了研究并开发设计符合散热需求的环路热管空间辐射散热器，本专利技术提出一种环路热管空间辐射散热器系统运行温度计算方法以解决现有技术中存在的问题。
技术实现思路
[0005]为解决上述技术问题，本专利技术提出了一种环路热管空间辐射散热器系统运行温度计算方法，该计算方法能实现给定散热功率及结构参数设计下系统运行温度的计算，能用来校核评估环路热管空间辐射散热器系统结构设计在稳定运行时是否满足热工安全限值。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提供了一种环路热管空间辐射散热器系统运行温度计算方法，包括：
[0007]步骤1：获取环路热管各部件以及各部件的结构参数；
[0008]步骤2：基于所述结构参数，获取所述环路热管的稳态运行温度的预设值和第一蒸发质量流量；
[0009]步骤3：根据所述第一蒸发质量流量，获取所述环路热管内的蒸汽出口温度和蒸汽的流动压降；
[0010]步骤4：基于所述蒸汽出口温度和所述流动压降，计算辐射散热量；
[0011]步骤5：根据所述辐射散热量，获取所述环路热管内的热泄露量和过冷量；
[0012]步骤6：判断所述热泄露量和所述过冷量是否相等，根据判断结果，完成所述环路热管内系统运行温度的计算。
[0013]可选的，步骤1中所述环路热管各部件包括：蒸发器、主毛细芯、蒸汽管线、冷凝管线、液体管线、隔热层、辐射散热翼、引液管和储液器；
[0014]所述结构参数包括：各部件的几何尺寸、材料密度和热导率。
[0015]可选的，步骤2中获取所述环路热管的稳态运行温度的预设值和第一蒸发质量流量包括：
[0016]基于所述结构参数，获取散热系统所需热量；
[0017]基于所述散热系统所需热量，获取所述环路热管的稳态运行温度的预设值；
[0018]根据所述预设值，计算所述第一蒸发质量流量；
[0019]所述第一蒸发质量流量为：
[0020][0021]其中，Q
evap
为散热系统所需热量，h
fg
为饱和温度下气液界面处工质的汽化潜热。
[0022]可选的，步骤4中计算辐射散热量包括：
[0023]获取各部件管线的初始散热量预设值，其中，所述各部件管线分为环路热管蒸汽管线、冷凝管线和液体管线；
[0024]对所述蒸汽管线和所述液体管线构建传热工质与隔热层的能量平衡模型；
[0025]对所述冷凝管线构建传热工质与辐射散热翼的能量平衡模型；
[0026]基于所述传热工质与隔热层的能量平衡模型和所述传热工质与辐射散热翼的能量平衡模型，获取所述各部件管线中传热工质的温度分布、热力学含气率和辐射散热量。
[0027]可选的，计算所述散热量还包括：
[0028]判断所述辐射散热量和所述初始散热量预设值是否相等；
[0029]若所述辐射散热量和所述初始散热量相等，则输出所述各部件管线中传热工质的温度分布、热力学含气率；
[0030]若所述辐射散热量和所述初始散热量不相等，则重新计算所述辐射散热量，直至所述辐射散热量和所述初始散热量相等。
[0031]可选的，步骤5中，获取所述环路热管内的热泄露量和过冷量包括：
[0032]获取蒸发器中的主毛细芯的温度差和储液器内稳态运行温度；
[0033]基于所述温度差，获取所述蒸发器内的热泄露量；
[0034]根据所述热泄露量，获取第二蒸汽质量流量；
[0035]判断所述第一蒸汽质量流量和所述第二蒸汽质量流量是否相等；
[0036]根据判断结果是否相等，获取所述环路热管内的热泄露量和过冷量。
[0037]可选的，根据所述热泄露量，获取第二蒸汽质量流量包括：
[0038]分别计算所述热泄露量的轴向热泄露量和径向热泄露量，获取所述第二蒸汽质量流量；
[0039]所述第二蒸汽质量流量为：
[0040][0041]其中，Q
app
为散热系统所需热量，Q
hl
为蒸发器内热泄漏量，Q
hla
为轴向热泄漏，Q
hlr
为径向热泄漏，h
fg
为饱和温度下气液界面处工质的汽化潜热。
[0042]可选的，判断所述第一蒸汽质量流量和所述第二蒸汽质量流量是否相等包括：
[0043]若所述第一蒸汽质量流量和所述第二蒸汽质量流量相等，则根据所述第二蒸汽质量流量，获取所述环路热管内过冷量和总散热量；
[0044]若所述第一蒸汽质量流量和所述第二蒸汽质量流量不相等，则重复步骤3
‑
5中，直至所述第一蒸汽质量流量和所述第二蒸汽质量流量相等。
[0045]可选的，步骤6中，判断所述热泄露量和所述过冷量是否相等包括：
[0046]若所述热泄露量和所述过冷量相等，则完成所述环路热管内系统运行温度的计算；
[0047]若所述热泄露量和所述过冷量不相等，则重复步骤2
‑
6，直至所述热泄露量和所述过冷量相等。
[0048]与现有技术相比，本专利技术具有如下优点和技术效果：
[0049]本专利技术中环路热管空间辐射散热器系统运行温度计算方法适用于环路热管空间辐射散热器系统内各部件热工参数计算，可以考虑到环路热管与辐射散热翼之间耦合传热的影响，计算辐射散热翅片或面板的温度分布，揭示在不同外部输入条件下环路热管空间辐射散热器系统内部传热规律，反映不同设计参数对环路热管空间辐射散热器系统内流动传热特性及运行状态的影响，可用于评估环路热管空间辐射散热器工作性能及散热特性。
附图说明
[0050]构成本申请的一部分的附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：
[0051]图1为本专利技术实施例的环路热管空间辐射散热器系统运行温度计算的流程示意图。本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种环路热管空间辐射散热器系统运行温度计算方法，其特征在于，包括：步骤1：获取环路热管各部件以及各部件的结构参数；步骤2：基于所述结构参数，获取所述环路热管的稳态运行温度的预设值和第一蒸发质量流量；步骤3：根据所述第一蒸发质量流量，获取所述环路热管内的蒸汽出口温度和蒸汽的流动压降；步骤4：基于所述蒸汽出口温度和所述流动压降，计算辐射散热量；步骤5：根据所述辐射散热量，获取所述环路热管内的热泄露量和过冷量；步骤6：判断所述热泄露量和所述过冷量是否相等，根据判断结果，完成所述环路热管内系统运行温度的计算。2.根据权利要求1所述的一种环路热管空间辐射散热器系统运行温度计算方法，其特征在于，步骤1中所述环路热管各部件包括：蒸发器、主毛细芯、蒸汽管线、冷凝管线、液体管线、隔热层、辐射散热翼、引液管和储液器；所述结构参数包括：各部件的几何尺寸、材料密度和热导率。3.根据权利要求1所述的一种环路热管空间辐射散热器系统运行温度计算方法，其特征在于，步骤2中获取所述环路热管的稳态运行温度的预设值和第一蒸发质量流量包括：基于所述结构参数，获取散热系统所需热量；基于所述散热系统所需热量，获取所述环路热管的稳态运行温度的预设值；根据所述预设值，计算所述第一蒸发质量流量；所述第一蒸发质量流量为：其中，Q
app
为散热系统所需热量，h
fg
为饱和温度下气液界面处工质的汽化潜热。4.根据权利要求1所述的一种环路热管空间辐射散热器系统运行温度计算方法，其特征在于，步骤4中计算辐射散热量包括：获取各部件管线的初始散热量预设值，其中，所述各部件管线分为环路热管蒸汽管线、冷凝管线和液体管线；对所述蒸汽管线和所述液体管线构建传热工质与隔热层的能量平衡模型；对所述冷凝管线构建传热工质与辐射散热翼的能量平衡模型；基于所述传热工质与隔热层的能量平衡模型和所述传热工质与辐射散热翼的能量平衡模型，获取所述各部件管线中传热工质的温度分布、热力学含气率和辐射散热量。5.根据权利要求4所述的一种环路热管空间辐射散热器系统运行温度计算方法，其特征在于，计算所述散热量还包括：判断所述辐射散热量和所述初始散热量预设值是否相等；若所述...
【专利技术属性】
技术研发人员：夏庚磊，周涛，张智刚，张元东，王晨阳，孙觊琳，张博文，
申请(专利权)人：哈尔滨工程大学，
类型：发明
国别省市：
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