[發(fā)明專利]一種航天器用耦合相變材料高散驅(qū)比環(huán)路熱管裝置

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010137027.0
• 申請日: 2020-03-02
• 公開（公告）號: CN111397409A
• 公開（公告）日: 2020-07-10
• 發(fā)明（設計）人: 楊濤;趙石磊;高騰;張明佳;羅世魁;顏吟雪;周振華;劉伏龍;王小勇;趙宇;于峰;朱許;魏強
• 申請（專利權）人: 北京空間機電研究所
• 主分類號: F28D15/02
• 分類號: F28D15/02;F28D15/04;F28D20/02
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 張歡

一種航天器用耦合相變材料高散驅(qū)比環(huán)路熱管裝置，包括毛細泵儲液器、毛細泵蒸發(fā)器、氣相管路、冷凝器、相變換熱器1～相變換熱器n，2n根連接管路、液相管路；冷凝器包括冷凝管路1～冷凝管路n+1；毛細泵蒸發(fā)器一端與毛細泵儲液器相連，另一端與氣相管路連接，氣相管路另一端連接至冷凝管路1，冷凝管路1～冷凝管路n+1分別與相變換熱器1～相變換熱器n通過連接管路依次對應首尾相連，冷凝管路n+1另一端通過液相管路連接至毛細泵儲液器。本發(fā)明能以單位蒸發(fā)器驅(qū)動功耗攜帶數(shù)倍以上熱源熱量，顯著提升環(huán)路熱管有效傳熱能力；同時輔以相變材料，應用于航天器周期性工作熱源上，能進一步節(jié)約蒸發(fā)器驅(qū)動功耗。

技術領域

本發(fā)明涉及一種環(huán)路熱管組件，特別涉及一種航天器用耦合相變材料高散驅(qū)比環(huán)路熱管裝置，屬于航天器熱控技術領域。

背景技術

環(huán)路熱管是目前最先進的熱熱控產(chǎn)品之一，其利用毛細力驅(qū)動工質(zhì)循環(huán)以傳遞熱量的兩相流體回路裝置，具有傳輸熱量大、傳輸距離遠、無運動部件、管路柔性靈活布局等優(yōu)點。

如圖4、5所示，環(huán)路熱管分兩種典型回路結(jié)構(gòu)。一種由毛細泵(儲液器蒸發(fā)器)、氣相管路、冷凝器、液相管路形成閉環(huán)回路。應用時，毛細泵蒸發(fā)器與熱源熱耦合，熱源熱量進入蒸發(fā)器內(nèi)使液體工質(zhì)蒸發(fā)，蒸汽通過氣相管路進入冷凝器進行散熱，并冷凝成液體，液體工質(zhì)通過液相管路回流至毛細泵儲液器中，形成閉環(huán)回路。該種回路簡單可靠，無需額外驅(qū)動功耗，是最傳統(tǒng)的環(huán)路熱管回路。但該種回路結(jié)構(gòu)，單套環(huán)路熱管僅能對一套熱源進行散熱，且蒸發(fā)器多為圓柱型，與熱源機械接口不易實現(xiàn)。

另一種是專利201610243303.5公開的控溫型環(huán)路熱管組件。該回路由毛細泵、氣相管路、副冷凝器、冷板組件、主冷凝器、液相管路依次連接而成。其中冷板組件含若干冷板單元。應用時，毛細泵蒸發(fā)器上增設額外驅(qū)動功耗，冷板組件中冷板單元能與多個熱源分別熱耦合。工作時，從蒸發(fā)器泵出的蒸汽首先在副冷凝器中冷凝成液體，進入冷板組件后依次帶走熱源熱量并汽化，氣相工質(zhì)進入主冷凝器再次冷凝成液體工質(zhì)，最終通過回液管回流至毛細泵儲液器。該環(huán)路熱管回路冷板組件含多個冷板單元，由柔性管路串而成，其結(jié)構(gòu)簡單、布局靈活，且冷板可根據(jù)熱源機械結(jié)構(gòu)定制，這使環(huán)路熱管應用于航天器分散式熱源散熱控溫時的優(yōu)勢更顯凸出。盡管如此，此種回路，額外增設的驅(qū)動功耗必須大于等于所有熱源功耗之和，因此需消耗航天器的電資源較大；且受蒸發(fā)器沸騰極限限制，單套回路所能攜帶的熱源熱耗受限。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所解決的技術問題是：克服現(xiàn)有技術的不足，提供一種航天器用耦合相變材料高散驅(qū)比環(huán)路熱管裝置，能以單位蒸發(fā)器驅(qū)動功耗攜帶數(shù)倍以上熱源熱量，顯著提升環(huán)路熱管有效傳熱能力；同時輔以相變材料，應用于航天器周期性工作熱源上，能進一步節(jié)約蒸發(fā)器驅(qū)動功耗。

本發(fā)明采用的技術方案是：一種航天器用耦合相變材料高散驅(qū)比環(huán)路熱管裝置，包括毛細泵儲液器、毛細泵蒸發(fā)器、氣相管路、冷凝器、相變換熱器1～相變換熱器n，2n根連接管路、液相管路；冷凝器包括冷凝管路1～冷凝管路n+1；毛細泵蒸發(fā)器一端與毛細泵儲液器相連，另一端與氣相管路連接，氣相管路另一端連接至冷凝管路1，冷凝管路1～冷凝管路n+1分別與相變換熱器1～相變換熱器n通過連接管路依次對應首尾相連，冷凝管路n+1另一端通過液相管路連接至毛細泵儲液器；n為正整數(shù)。

毛細泵蒸發(fā)器驅(qū)動加熱通過在蒸發(fā)器表面纏繞加熱絲或薄膜電加熱器實現(xiàn)，驅(qū)動功耗符合如下公式：

P_ev≥max(q₁、q₂、q₃...q_n)，

q_n＝Q_n·t/T，