[發明專利]一種適用于空間輻射器中的固液混合折流板式中間換熱器

無效

• 申請號: 201110034562.4
• 申請日: 2011-02-05
• 公開（公告）號: CN102419115A
• 公開（公告）日: 2012-04-18
• 發明（設計）人: 黃勇;趙晨;王浚
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: F28C3/12
• 分類號: F28C3/12;F28F9/24
• 代理公司: 北京金恒聯合知識產權代理事務所 11324
• 代理人: 李強

技術領域

本發明涉及提出了一種應用于空間環境下的基于強化對流換熱原理和輻射散熱原理的固液兩相流混合螺旋折流板式中間換熱器。用于將吸收航天器內部產生廢熱的液體工作流與經過輻射換熱冷卻之后的固體粒子流進行高效的混合換熱。

背景技術

換熱器也稱熱交換器，是把熱量從一種介質傳給另一種介質的設備。按照換熱器中熱量傳遞的方式可將換熱器分為直接接觸式換熱器，周期流動式換熱器，間壁式換熱器及流體耦合間接式換熱器四大類。

直接接觸式換熱器，也叫混合式換熱器，是冷熱流體直接接觸進行換熱的設備，但只限于冷熱流體不互融又允許相互混合的場合。周期流動式換熱器，也稱蓄熱式換熱器，借助于由固體制成的蓄熱體交替地與熱流體和冷流體接觸，蓄熱體與熱流體接觸一定時間，并從熱流體吸收熱量，然后與冷流體接觸一定時間，把熱量釋放給冷流體，如此反復，達到換熱的目的。間壁式換熱器，也稱為表面式換熱器，其中冷熱流體被一個固定壁面隔開，熱量通過固體避免傳遞。綜合上述換熱器的種類，換熱特點和方式，可以得出直接接觸式換熱器的換熱效果和性能是最好的。

在航天領域，換熱器是實現整個航天器運行過程中熱量交換和傳遞不可缺少的設備，并且熱交換的過程中，要求制造換熱器的材料具有一定的抗腐蝕性。

近年來，隨著大型航天器，空間站的迅速發展，其耗電功率會愈來愈大，必然導致其熱功耗也隨之增大，相應的也就使空間輻射器中的換熱器的質量顯著增大。就目前常用于空間輻射器的中間換熱器來說，其主要使用的是間壁式換熱器等，但就現有使用換熱器而言，主要存在以下不足：

1換熱效率相對較低

2流動損失相對較大

3所占用空間體積相對較大，質量較大

4容易產生沉積和抗振動性差

因此，研究和開發質量更輕，占用空間更小，傳熱效率更高以及成本費用更低的中間換熱器是十分必要的，也是對于空間系統更好有效工作的有效手段。

發明內容

本發明的技術解決問題：克服現有空間輻射器中的中間換熱器結構設計技術在換熱效率方面，占用空間體積方面和造價方面存在的不足，提出了一種應用于空間環境下的基于強化對流換熱原理和輻射散熱原理的固液兩相流混合螺旋折流板式中間換熱器。該混合式換熱器實現了能夠在高效強化對流換熱和對外輻射換熱的同時，不僅能夠有效地降低中間換熱器的質量，減小了占用體積，而且能夠有效的減小流動損失，不易生成沉積，抗振動性強和造價少，同時拓展了其應用范圍，簡單，易于實現。

根據本發明的一個方面，提供了一種適用于空間環境下的固液兩相混合式熱交換器，其特征在于包括：

混合流換熱管，其與冷源接入管相連通并與熱源接入管相連通，其中經過空間外輻射散熱的固體粒子流流過所述冷源接入管，熱源工作流流經所述熱源接入管，

設置在混合流換熱管內的螺旋式折流板。

根據本發明的一個進一步的方面，上述螺旋式折流板的每一個螺旋包括4塊首尾相連的90度扇形部分。

根據本發明的一個進一步的方面，上述述混合流換熱管外側設置有環形翅片。

根據本發明的一個進一步的方面，提供了一種熱輻射設備，其特征在于包括：

粒子噴射器，用于將粒子發射到空間中；

粒子收集器，用于收集所述粒子噴射器發射的粒子；

固液兩相混合式熱交換器，用于工作流與所述粒子進行熱交換；

固液兩相分離器，用于將工作流和粒子進行分離，直接于粒子噴射器連接組成一個整體，

其中所述固液兩相混合式熱交換器為上述的固液兩相混合式熱交換器。

根據本發明的另一個方面，提供了一種熱輻射方法，其特征在于包括：

用粒子噴射器將粒子發射到空間中；

用粒子收集器收集所述粒子噴射器發射的粒子；

用固液兩相混合式熱交換器進行所述粒子的熱交換，

用固液兩相分離器將固液混合物進行分離，

其中所述固液兩相混合式熱交換器為上述的固液兩相混合式熱交換器，所述熱交換包括使所述固體粒子流和所述熱源工作流混合而成的混合流在所述螺旋式折流板的作用下進行強化對流換熱，使所述熱源工作流的溫度降低且所述固體粒子流的溫度升高。

附圖說明

圖1為根據本發明的一個實施例的固液混合折流板式換熱器的平面結構圖。

圖2為根據本發明的一個實施例的固液混合折流板式換熱器的正面平面圖。

圖3為根據本發明的一個實施例的固液混合折流板式換熱器的折流板結構圖。