[實用新型]一種冷屏過熱蒸汽二次擴壓分流機構

無效

• 申請號: 200720191013.7
• 申請日: 2007-12-28
• 公開（公告）號: CN201195595Y
• 公開（公告）日: 2009-02-18
• 發明（設計）人: 張周衛;陳光奇;施寶毅;王榮宗;溫永剛;王麗紅
• 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: B64G1/58
• 分類號: B64G1/58;F25B19/02
• 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空間冷屏蔽相變制冷系統中的過熱蒸汽二次擴壓分流機構，屬于制冷領域。

背景技術

由于飛行器在起動及穩定飛行過程中具有復雜的氣動傳熱工況，所以冷屏中低溫流體處于激烈的相變及多相流動狀態并伴隨有壓力及溫度的劇烈變化，不斷產生大量的飽和蒸汽及過熱蒸汽，含濕蒸汽及過熱蒸汽在變壓變溫過程中不段向外排放同時造成空間飛行擾動問題，擾動會改變飛行器飛行軌跡。本實用新型主要針對空間氣體排放造成的擾動問題，分析不同排放方式對飛行器運動的擾動影響，研究減少擾動影響的排放控制結構，包括蒸汽排放的位置、方向、排放口徑及最佳排放結構等問題，最終解決空間用冷屏蔽系統的工程化應用問題。二次擴壓分流技術有利于節流后冷蒸汽均勻分配各分支管路，保證出口氣流均勻、穩定、垂直排出，從而不影響彈道軌跡；二次擴壓對于加注或起動過程中過量制冷劑的進一步氣化膨脹制冷、進一步微擴壓并保持整體結構穩定性、全局壓力合理分布同樣具有重要作用。

實用新型內容

本實用新型根據開式空間相變制冷過程中冷蒸汽排放的技術特點，設計二次擴壓分流裝置，用于解決變壓、變溫、變流量的空間動態制冷過程中的低溫流體流動排放所帶來的技術難題，提高空間相變制冷效率，實現空間制冷的相對穩定，從而減小對飛行器彈道的影響。

本實用新型的技術解決方案：

微重力高真空環境下空間冷屏蔽系統過熱蒸汽二次擴壓分流技術解決方案，其特征在于：空間冷屏蔽系統由二次擴壓分流系統及其附件等構成，其中二次擴壓分流系統由二次擴壓進氣管路(2)、二次擴壓器(6)、擴壓器內毛細多孔介質(10)、二次擴壓排氣格柵8、二次擴壓排氣管路(5)組成，與其相關聯的附件有毛細多孔材料(1)、毛細多孔材料(1)吸收的內部制冷劑(13)、毛細材料支架(4)、冷屏外層(7)、冷屏內層(3)、一次擴壓腔(12)等，毛細材料支架(4)由錐形支架體(15)及其內部水平圓環形隔板(14)等組成，錐形面上開有氣流流通方孔(16)。

二次擴壓分流系統與附件的位置關系從外向里依次為冷屏外層(7)、二次擴壓分流系統、毛細材料支架(4)、毛細多孔材料(1)、冷屏內層(3)，其中冷屏外層(7)、二次擴壓分流系統(主要包括二次擴壓進氣管路(2)、二次擴壓器(6)、二次擴壓排氣管路(5))、毛細材料支架(4)、毛細材料(1)之間緊密貼合，毛細材料(1)與冷屏內層之間留有氣流通道。二次擴壓進氣管路(2))均勻分布于冷屏外層(7)內表面上且與內表面緊密相貼，二次擴壓進氣管路(2)的進口位置連接至冷屏內一次擴壓腔(12)底部，末端與二次擴壓器進口(9)相連。二次擴壓進氣管路(2)與毛細材料支架(4)錐面及底面緊密相貼，二次擴壓器(6)與毛細材料支架(4)的底面緊密相貼，二次擴壓排氣管路(5)與毛細材料支架(4)的底面緊密相貼并以切向關系與支架(4)底面圓邊緣相連接且沿擴壓器(6)徑向等圓周平均排開。毛細多孔材料(1)做環形分割后分層安裝于毛細材料支架(4)的圓環形隔板(14)上。擴壓器中心(8)為圓形出口，用于飛行器與推進系統的連接，擴壓器內充裝有擴壓降噪用毛細多孔介質(10)。

其工作方式為節流后的冷蒸汽流經二次擴壓進氣管路(2)后繼續吸收冷屏表面(7)太陽能輻射熱進而蒸發過熱，同時通過二次擴壓進氣管路(2)將冷屏外表面(7)太陽能熱量傳遞于毛細多孔材料(1)所吸收的內部制冷劑(13)，內部制冷劑(13)吸熱蒸發產生的冷量又通過毛細多孔材料(1)、毛細材料支架體(4)及二次擴壓進氣管路(2)向外傳遞從而使傳熱達到平衡，因而，冷屏表面(7)溫度保持恒定。制冷劑飽和蒸汽節流后的汽液兩相流經二次擴壓進氣管路充分蒸發吸熱后產生過熱蒸汽，過熱蒸汽流經擴壓器(6)中的毛細多孔介質(10)時由于毛細多孔介質(10)受力引起孔隙彈性變化從而引起過熱蒸汽在擴壓器(6)中減速擴壓并降噪，擴壓整流后經出氣格柵9及二次擴壓排氣管路(5)均勻排入空間，從而減小對飛行器飛行軌跡的影響。

方案所涉及的原理問題：

一次節流擴壓(擴壓適用于超過控制壓力時的排放過程或加注過程)后的冷蒸汽或汽液兩相須經二次擴壓進氣管路進一步分流、蒸發及過熱，二次擴壓進氣管路相當于一次節流后的蒸發器，可以充分利用一次節流后的冷量來冷卻冷屏表面。由于冷屏表面受太陽輻射，所以擴壓進氣管道與冷屏外表面直接接觸更有利于于出口低溫冷蒸汽直接吸收太陽能輻射熱變為過熱蒸汽。