[發(fā)明專利]一種控溫型環(huán)路熱管的蒸發(fā)器組件

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610243303.5
• 申請日: 2016-04-18
• 公開（公告）號: CN105910479B
• 公開（公告）日: 2018-02-06
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 羅世魁;李春林;楊濤;趙石磊;高騰;宋欣陽;孟慶亮
• 申請（專利權(quán)）人: 北京空間機電研究所
• 主分類號: F28D15/04
• 分類號: F28D15/04;F28D15/06
• 代理公司: 中國航天科技專利中心11009
• 代理人: 陳鵬

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于航天器熱控技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種用于環(huán)路熱管的蒸發(fā)器組件。

背景技術(shù)

環(huán)路熱管是利用毛細力驅(qū)動工質(zhì)循環(huán)以傳遞熱量的兩相流體回路系統(tǒng)，具有熱阻小、傳輸熱量大、傳熱距離遠、無運動部件等優(yōu)點，近年來一直是倍受青睞的航天器高效熱控產(chǎn)品之一。

通常航天器熱控系統(tǒng)中將熱輻射板用作環(huán)路熱管冷凝器。然而，受空間軌道外熱流的影響，冷凝器溫度變化劇烈，導致進入蒸發(fā)器組件內(nèi)部的液體工質(zhì)和被控熱源溫度隨之波動。如在極端低溫工況下，進入蒸發(fā)單元的液體工質(zhì)過冷，使被控熱源在非工作狀態(tài)下溫度低出指標；而在被控熱源工作初期，由于過冷液體相變需一定的過冷度，蒸發(fā)器單元內(nèi)液體不能及時沸騰，導致被控熱源溫度較快升高，超出指標。即，在被控熱源不工作時或工作初期，控溫精度無法有效保證，這將導致控溫型環(huán)路熱管在航天器精密熱控領(lǐng)域(如光學遙感器CCD器件控溫)應用受限。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明解決的技術(shù)問題是：克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種控溫型環(huán)路熱管的蒸發(fā)器組件，可以使得在環(huán)路熱管運行時工質(zhì)均為兩相態(tài)，保證被控熱源工作/非工作時的溫度恒定、一致。

本發(fā)明的技術(shù)解決方案是：一種控溫型環(huán)路熱管的蒸發(fā)器組件，包括熱補償器、N片蒸發(fā)單元以及連接管路，其中N為不小于1的正整數(shù)；熱補償器位于輸入端，將環(huán)路熱管中的液體工質(zhì)加熱至氣、液兩相態(tài)，N片蒸發(fā)單元通過連接管路連接構(gòu)成蒸發(fā)網(wǎng)絡，所述蒸發(fā)網(wǎng)絡的輸入端通過連接管路與熱補償器的輸出端連接，蒸發(fā)網(wǎng)絡的輸出端作為蒸發(fā)器組件的輸出端；所述的熱補償器的加熱功率Q滿足關(guān)系式：

其中Q_C為進入熱補償器的液體工質(zhì)的最大過冷量，Q_n為第n個被控熱源不工作時向?qū)舭l(fā)單元的最大漏冷量，被控熱源與蒸發(fā)單元的數(shù)量相同且一一對應，ξ為設(shè)計欲度，取1.1～1.2。

所述的熱補償器包括熱補償板和電加熱器，熱補償板包括底板和頂蓋，底板內(nèi)側(cè)底部設(shè)有蛇形槽道，底板和頂蓋通過真空釬焊密封。所述的蒸發(fā)單元包括底板和頂蓋，底板內(nèi)側(cè)底部設(shè)有蛇形槽道，底板和頂蓋通過真空釬焊密封。

所述的底板和頂蓋的材料均為不銹鋼。所述的電加熱器為聚酰亞胺薄膜電加熱器。所述的蛇形槽道的底部設(shè)有凹坑。所述的凹坑直徑小于等于1mm，深度大于等于0.5mm，凹坑間距小于等于2mm。所述的連接管路為外徑小于等于3mm的不銹鋼管。

所述的各蒸發(fā)單元的溫度T_n，n＝1,2,3......N由以下公式確定：

其中T_CC為環(huán)路熱管儲液器內(nèi)氣液界面溫度，Δp_n為第n個蒸發(fā)單元至環(huán)路熱管儲液器的流動阻力，是環(huán)路熱管工質(zhì)T-P飽和曲線的斜率。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的優(yōu)點在于：

(1)本發(fā)明的蒸發(fā)器組件在傳統(tǒng)的蒸發(fā)器組件前端增置了熱補償器，在環(huán)路熱管運行時，熱補償器通過加熱流經(jīng)其內(nèi)部的液體工質(zhì)，使進入各蒸發(fā)單元內(nèi)的工質(zhì)均為氣、液兩相態(tài)，保證了被控熱源工作/非工作時溫度恒定、一致，達到全周期精確控制熱源溫度的目的；

(2)本發(fā)明的蒸發(fā)器單元布局及外形尺寸根據(jù)被控熱源特征匹配設(shè)計，蒸發(fā)器單元數(shù)量N根據(jù)被控熱源數(shù)量確定，蒸發(fā)器單元間連接管路走向根據(jù)結(jié)構(gòu)布局靈活設(shè)計，即單套蒸發(fā)器組件可同時滿足多個熱源控溫，且布局靈活方便；

(3)本發(fā)明的熱補償板及各蒸發(fā)單元內(nèi)部流體通道為蛇形結(jié)構(gòu)，有利于增強換熱能力及自身的均溫性；且流體通道設(shè)計為并行兩條通道，可滿足航天器環(huán)路熱管的主備份設(shè)計要求，以提高其可靠性；

(4)本發(fā)明的熱補償板及各蒸發(fā)單元內(nèi)部流體通道底部設(shè)有微小凹坑，各微小凹坑均能形成汽化核心，蒸發(fā)器單元受熱時，工質(zhì)首先在汽化核心內(nèi)發(fā)生相變并產(chǎn)生氣泡，相近的汽化核心中產(chǎn)生的氣泡相互擾動，最終形成核態(tài)沸騰，可極大的增強蒸發(fā)器單元內(nèi)壁換熱系數(shù)和熱流密度。

附圖說明

圖1為控溫型環(huán)路熱管原理圖；

圖2為本發(fā)明蒸發(fā)器組件結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明熱補償板底板結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本發(fā)明熱補償板頂蓋結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式