[實用新型]一種毛細材料蓄液制冷裝置

無效

• 申請號: 200720190998.1
• 申請日: 2007-12-28
• 公開（公告）號: CN201196511Y
• 公開（公告）日: 2009-02-18
• 發明（設計）人: 陳光奇;施寶毅;王榮宗;葛瑞宏;陳聯;溫永剛;王麗紅;孫冬花
• 申請（專利權）人: 中國航天科技集團公司第五研究院第五一〇研究所
• 主分類號: F25B23/00
• 分類號: F25B23/00
• 代理公司: 北京理工大學專利中心
• 代理人: 張利萍

技術領域

本實用新型涉及一種毛細多孔材料蓄液制冷裝置，適用于各類航天器表面制冷，以便實現其在空間飛行時的特定功能。

背景技術

航天器在空間飛行時，由于其某些特定功能的需求，必須滿足其表面溫度的有效降溫及冷卻。當前的空間制冷技術方法主要有機械式制冷器及輻射式制冷器兩種方法，然而上述兩種制冷方法技術難度大，成本要求高，且難以實現航天器表面的大面積冷卻和降溫。考慮到技術難點及技術實施成本，本實用新型提出了一種利用毛細多孔材料蓄液和傳冷特性的制冷方法，利用制冷劑的蒸發潛熱所吸收的大量熱量，從而有效實現航天器表面的大面積制冷。該方法具有冷卻溫度低、效果好、方便、實用等優點，能夠全面冷卻航天器表面溫度用以實現其某種特定功能。

發明內容

本實用新型的目的是克服傳統空間制冷技術的限制與不足，提供一種結構簡單、無功耗、重量輕、可有效大面積制冷的毛細材料蓄液制冷裝置。

本實用新型的目的是通過下述技術方案實現的：

本實用新型由殼體、排液出氣口、冷卻劑加注口、毛細多孔材料組成，其外形可以根據需要設計為任意形，殼體為夾層結構。殼體與排液出氣口、冷卻劑加注口焊接在一起，夾層空間內充填毛細多孔材料。所用的毛細多孔材料主要考慮其結構特征，而不限于一種材料，只要材料具有較大的孔隙率和比表面積以及纖維半徑小等可以滿足制冷裝置要求的結構特征即可選用。充填毛細多孔材料應緊貼于殼體的內層，材料充填孔隙率為0.85～0.95。本裝置冷卻劑加注口的開口大小為Φ20mm～Φ30mm，排液出氣口的開口大小為Φ30mm～Φ50mm，具體尺寸根據制冷裝置要求確定。

本實用新型的原理是：通過冷卻劑加注口向其內部夾層加注足量冷卻劑(液氮)，夾層內填充有多孔毛細材料。由于毛細多孔材料具有較大的孔隙率及比表面積，加上其內部結構通道的隨機無序性，使得多孔毛細材料具有較大的吸附蓄液特性。再加上毛細通道內的孔隙半徑微小，大多在微米量級，會因此而產生巨大的毛細作用力使得低溫冷卻劑可以在多孔毛細材料內持續供給。加注完成后，封閉冷卻劑加注口，多余的氣液即可通過排液出氣口排于裝置之外。利用毛細多孔材料的結構特征吸附和蓄集低溫制冷劑，結合毛細作用現象使得低溫制冷劑能有效貯存于制冷裝置內，利用低溫制冷劑的蒸發潛熱所吸收的大量熱量，從而有效實現航天器表面大面積的降溫和冷卻，實現其在空間飛行時的特定功能。

本實用新型采用了毛細多孔材料吸附及蓄液作用實現了航天器表面大幅度、大面積制冷和降溫，避免了使用機械式制冷器所需的外接電源，不存在功耗及二次電源供給問題，大大減少了航天器飛行重量及能源供給量，具有結構簡單無功耗、重量輕、大面積制冷等顯著優點。在空間優于1×10-2Pa的真空度及微重力等條件下，該裝置的制冷效果會更佳且優勢會更明顯。因為空間的高真空環境及微重力等環境，會使毛細作用現象加劇，低溫制冷劑的供給更能得到有效保證，因而其制冷效果也會更佳。在當前空間設備及航天器溫控技術中，各種熱管和類似熱管的毛細多孔介質換熱裝置是航天航空熱控領域的首選設備。因為在空間高真空度和微重力等條件下，蒸發冷卻不但是最佳方法而且是唯一可能的方法。在空間條件下，蒸發冷卻的優點得到充分體現，例如在真空下的高蒸發率，由于相變的強烈吸熱效率而帶來的高運行經濟系數，對溫控的制冷劑沒有嚴格要求，不需要特殊的系統來提供制冷劑。因為在無重力條件下，為需冷卻表面提供液體制冷劑的毛細勢在理論上為無窮大，而且通過對制冷劑流量的控制很容易實現蒸發冷卻的自動控制。

本實用新型與現有技術相比的有益效果是：

(1)本實用新型采用開式制冷方法，沒有功耗及電源供給問題，節約了寶貴的空間能源；

(2)本實用新型技術成本相對較低，結構簡便，易于裝配，同時可以有效實現大面積制冷和降溫；

(3)根據航天器具體尺寸及其制冷要求，本實用新型可以調整和確定制冷裝置的相關技術參數，適用性強。

(4)通過試驗證明，本實用新型裝置能夠在地面滿足航天器不同制冷溫度的要求且溫度穩定性好。

附圖說明

圖1為本實用新型的制冷原理應用裝置示意圖。，

圖中：1—殼體、2—排液出氣口、3—冷卻劑加注口、4—毛細多孔材料。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例對本實用新型作進一步說明。

實施例