[發(fā)明專利]一種離心轉(zhuǎn)臺上冷卻介質(zhì)的供給和調(diào)溫系統(tǒng)

有效

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• 申請日: 2019-03-26
• 公開（公告）號: CN110053778B
• 公開（公告）日: 2022-04-08
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 許玉;張逍;田霽陽;傅瑞衡
• 申請（專利權(quán)）人: 南京航空航天大學(xué)
• 主分類號: B64D13/06
• 分類號: B64D13/06;B64D13/08
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務(wù)所 32237
• 代理人: 賀翔

本發(fā)明公開了一種離心轉(zhuǎn)臺上冷卻介質(zhì)的供給和調(diào)溫系統(tǒng)，用于超重力下機載電子設(shè)備蒸發(fā)循環(huán)冷卻系統(tǒng)研究，包含離心轉(zhuǎn)臺模塊、冷卻介質(zhì)儲存模塊和冷卻介質(zhì)調(diào)溫模塊，其中冷卻介質(zhì)儲存模塊固定于離心轉(zhuǎn)臺模塊的轉(zhuǎn)盤之上，冷卻介質(zhì)調(diào)溫模塊的蒸發(fā)器螺旋管通過支撐桿垂直懸臂懸置于冷卻介質(zhì)中，罐體安裝在轉(zhuǎn)盤中心，罐體、垂直懸臂和承重軸的中軸線重合。在冷凝器螺旋管不斷將熱量傳遞給冷卻介質(zhì)的同時，蒸發(fā)器螺旋管不斷將熱量從冷卻介質(zhì)中去除。本發(fā)明能夠在旋轉(zhuǎn)狀態(tài)下為蒸發(fā)循環(huán)制冷系統(tǒng)持續(xù)提供溫度可調(diào)節(jié)冷卻介質(zhì)，不僅結(jié)構(gòu)簡單、穩(wěn)定性好，而且具有防溢和實時可調(diào)的優(yōu)點。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及飛行器環(huán)境控制技術(shù)領(lǐng)域，涉及自由液面、對流換熱和旋轉(zhuǎn)供液等問題，尤其涉及一種離心轉(zhuǎn)臺上冷卻介質(zhì)的供給和調(diào)溫系統(tǒng)。

背景技術(shù)

隨著現(xiàn)代高性能戰(zhàn)機機載電子設(shè)備的不斷增多以及功率的不斷增大，電子設(shè)備的熱載荷不斷增加。由于電子設(shè)備的可靠性依賴于溫度，溫度越高則可靠性越低。因而，需要為它們提供充足的制冷量，以使其溫度被控制在有效范圍內(nèi)，從而保證其可靠運行。

飛機環(huán)境控制系統(tǒng)（ECS）中主要包含兩種制冷系統(tǒng)：空氣循環(huán)制冷系統(tǒng)(ACS)和蒸發(fā)循環(huán)制冷系統(tǒng)(VCS)。相較于ACS，VCS的性能系數(shù)(COP)高出一個量級，可以滿足現(xiàn)代高性能戰(zhàn)機機載電子設(shè)備冷卻的需求。

由于現(xiàn)代高性能戰(zhàn)機具有高機動性能，機動飛行時大都處于超重力環(huán)境。例如，四代機機動飛行時所受超重力為9g左右，未來高超聲速飛行器預(yù)計可達15g。因而，必須加強對超重力環(huán)境下VCS的研究，才能保證其滿足要求并可靠運行。

超重力環(huán)境的模擬可通過離心轉(zhuǎn)臺實現(xiàn)。離心轉(zhuǎn)臺旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生持續(xù)穩(wěn)定的離心力，其大小由轉(zhuǎn)盤直徑及其轉(zhuǎn)速決定，已有成功達到20g的范例。因而，可在離心轉(zhuǎn)臺上開展超重力環(huán)境下VCS的研究。然而，該研究的一個重要問題是需要在旋轉(zhuǎn)狀態(tài)下為VCS持續(xù)提供溫度可調(diào)的冷卻介質(zhì)，而現(xiàn)有的相關(guān)報道還很少。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對當(dāng)前難以在旋轉(zhuǎn)狀態(tài)下為蒸發(fā)循環(huán)制冷系統(tǒng)不間斷提供溫度可調(diào)節(jié)冷卻介質(zhì)的問題，提出一種離心轉(zhuǎn)臺上冷卻介質(zhì)的供給和調(diào)溫系統(tǒng)，既能防止離心轉(zhuǎn)臺旋轉(zhuǎn)時冷卻介質(zhì)溢出，又能保證冷卻介質(zhì)溫度可實時匹配蒸發(fā)循環(huán)制冷系統(tǒng)所需冷量。

本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題采用以下技術(shù)方案：

一種離心轉(zhuǎn)臺上冷卻介質(zhì)的供給和調(diào)溫系統(tǒng)，包含離心轉(zhuǎn)臺模塊、冷卻介質(zhì)儲存模塊和冷卻介質(zhì)調(diào)溫模塊；

所述冷卻介質(zhì)儲存模塊包含罐體、防溢蓋、觀察窗、冷凝器、上部鎧裝熱電阻、下部鎧裝熱電阻、和冷卻介質(zhì)；

所述罐體為上端開口的柱體、固定在所述離心轉(zhuǎn)臺模塊上，和所述離心轉(zhuǎn)臺模塊同軸，用于存儲所述冷卻介質(zhì)；

所述防溢蓋上下均開口，下端開口大、上端開口小，且下端開口和罐體采用可拆卸方式進行連接，用于防止罐體內(nèi)的冷卻介質(zhì)在離心轉(zhuǎn)臺模塊旋轉(zhuǎn)時溢出；

所述上部鎧裝熱電阻、下部鎧裝熱電阻分別設(shè)置在所述罐體壁面的上部和下部，分別用于測得罐體上部、下部冷卻介質(zhì)的溫度；

所述觀察窗設(shè)置在所述罐體的壁面上，用于觀察罐體內(nèi)冷卻介質(zhì)的液面高度；

所述冷凝器包含通過管道依次相連的進口端帽、進口旋擰閥、第一壓力傳感器、第一熱電偶、冷凝器螺旋管、第二壓力傳感器、第二熱電偶、出口旋擰閥、出口端帽；其中，所述冷凝器螺旋管設(shè)置在所述罐體內(nèi)底部，進口端帽、進口旋擰閥、第一壓力傳感器、第一熱電偶、第二壓力傳感器、第二熱電偶、出口旋擰閥、出口端帽均設(shè)置在所述罐體外；

所述冷卻介質(zhì)調(diào)溫模塊包含第三壓力傳感器、第三熱電偶、蒸發(fā)器螺旋管、第四壓力傳感器、第四熱電偶、支撐桿、制冷組件、內(nèi)側(cè)液位計、和外側(cè)液位計；

所述支撐桿一端伸入所述罐體內(nèi)，另一端和外界固定；