一種適用于變重力環(huán)境下的蒸汽發(fā)生器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種適用于變重力環(huán)境下的蒸汽發(fā)生器，包括殼體位于殼體一端的進液口以及位于殼體另一端的氣體出口，在所述殼體內設置有加熱裝置，所述加熱裝置成環(huán)狀布置在所述殼體內，在所述加熱裝置內設置有多孔泡沫金屬毛細芯，在所述加熱裝置與多孔泡沫金屬毛細芯之間間隔設置有用于蒸汽通過的槽道，該槽道與所述氣體出口連通。本發(fā)明利用多孔泡沫金屬的毛細力作用抽取液體，毛細力作用可以克服微重力環(huán)境下氣泡阻滯的影響，將液體分散至腔體內部；泡沫金屬的高熱導率和高比表面積，增加了氣泡氣化核心數(shù)目和傳熱面積，強化換熱性能，達到系統(tǒng)簡單、成本低、安全可靠、高效換熱及流體分配的目的。
【專利說明】
一種適用于變重力環(huán)境下的蒸汽發(fā)生器
技術領域
[0001]本發(fā)明涉及一種變重力環(huán)境下高效輕型可靠的蒸汽發(fā)生裝置，具體涉及的是一種帶有多孔泡沫金屬吸液芯的蒸汽發(fā)生器。
【背景技術】
[0002]隨著空間探測活動的快速發(fā)展，熱控技術和流體管理技術是空間活動和航天飛行器可靠運行的關鍵因素?？臻g中的變重力環(huán)境異于地球的重力環(huán)境。微重力環(huán)境下氣泡阻滯在液體中從而加大了氣液分離的難度。同時空間裝備的體積和重量有限制要求，設備輕型化及高效可靠性是空間設備領域迫切需要解決的問題。
[0003]蒸汽發(fā)生器在微重力環(huán)境下的應用廣泛，涉及熱控技術和流體管理技術，它的可靠高效運行對空間活動影響很大。目前常用的蒸汽發(fā)生器利用液體栗輸送液體，加熱后通過氣液分離器分離出氣體并輸出。此類蒸汽發(fā)生器設備復雜，體積龐大，加熱效率低，氣液分離效果不顯著，其大量的開發(fā)應用亟需設計上的改進和優(yōu)化。

【發(fā)明內容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術問題是針對上述現(xiàn)有技術的不足，而提供一種適用于變重力環(huán)境下的質量輕、體較小的蒸汽發(fā)生器。
[0005]該蒸汽發(fā)生器將液體栗、加熱裝置和氣液分離器功能集合為一個整體，可以有效地提高換熱能力，克服微重力環(huán)境下氣泡阻滯的影響，結構簡單緊湊，減輕空間設備體積和重量，適用于空間流體管理和熱管理技術，適合大量的開發(fā)應用。
[0006]為解決上述技術問題，本發(fā)明采用的技術方案是:
一種適用于變重力環(huán)境下的蒸汽發(fā)生器，包括殼體位于殼體一端的進液口以及位于殼體另一端的氣體出口，在所述殼體內設置有加熱裝置，其特征在于:所述加熱裝置成環(huán)狀布置在所述殼體內，在所述加熱裝置內設置有多孔泡沫金屬毛細芯，在所述加熱裝置與多孔泡沫金屬毛細芯之間間隔設置有用于蒸汽通過的槽道，該槽道與所述氣體出口連通。
[0007]本發(fā)明的蒸汽發(fā)生器集成了液體栗、加熱裝置和氣液分離器的功能，具有高效輕型可靠的優(yōu)點；利用多孔泡沫金屬的毛細力作用抽取液體，毛細力作用可以克服微重力環(huán)境下氣泡阻滯的影響，將液體分散至腔體內部;泡沫金屬的高熱導率和高比表面積，增加了氣泡氣化核心數(shù)目和傳熱面積，強化換熱性能;殼體內表面具有利于蒸汽通過的槽道，殼體與泡沫金屬的一側緊密結合，結構緊湊合理，提高了蒸汽發(fā)生器的熱有效性，達到系統(tǒng)簡單、成本低、安全可靠、高效換熱及流體分配的目的。
[0008]本發(fā)明蒸汽發(fā)生器采用小孔徑的多孔泡沫金屬作為毛細芯，依靠泡沫金屬的毛細力作用抽取液體，并將液體均勻分散至腔體內部，加熱后形成蒸汽。泡沫金屬的高熱導率和高比表面積，增加了氣泡氣化核心數(shù)目和傳熱面積，強化換熱性能。這種設計結構集成了液體栗、加熱裝置和氣液分離器的功能，提高了換熱能力，減小了整體的體積和重量。
[0009]蒸汽發(fā)生器殼體內表面具有適合蒸汽通過的槽道，用于加熱通過泡沫金屬毛細芯的液體，以及輸送蒸汽至氣體排出口；內表面槽道增大了換熱面積，強化了換熱能力。
[0010]蒸汽發(fā)生器主體部分直徑范圍為10- 30 111111，長度為0.1 - 2 m。當空間有限時，蒸汽發(fā)生器主體可以做成盤管狀。加熱功率為2 - 10 ff/cm20
[0011]本發(fā)明采用上述技術方案，與現(xiàn)有技術相比具有如下優(yōu)點:
1、本發(fā)明蒸汽發(fā)生器采用小孔徑的多孔泡沫金屬作為吸液芯，若工質為水，孔徑為0.1-1 mm的泡沫金屬可以提供7-70Pa的壓力。通過吸液芯毛細力的作用抽取液體，并將液體均勻分散至吸液芯內部，加熱后形成蒸汽。泡沫金屬的高熱導率和高比表面積，增加了氣泡氣化核心數(shù)目和傳熱面積，強化換熱性能。這種設計結構集成了液體抽取和加熱功能，提高了換熱能力，減小了整體的體積和重量。適合空間活動和航天飛行器的應用。
[0012]2、本發(fā)明蒸汽發(fā)生器殼體內表面具有適合蒸汽通過的槽道，用于加熱通過泡沫金屬吸液芯的液體，以及輸送蒸汽至氣體排出口 ；內表面槽道增大了換熱面積，強化了換熱能力。
[0013]3、本發(fā)明的蒸汽發(fā)生器外表面裝有加熱裝置，加熱裝置可以采用帶狀加熱器或聚酰亞胺加熱片等。加熱裝置和殼體緊密相連，結構簡單緊湊，加熱效率高。
[0014]4、本發(fā)明的多孔泡沫金屬，可以通過孔隙劑造孔、氣相沉積、電化學沉積等方法制成，制作方法簡單，適合批量生產。
【附圖說明】
[0015]圖1為一種適用于變重力環(huán)境下的蒸汽發(fā)生器結構示意圖；
圖2為圖1中A-A截面正視圖；
圖中1.進液口； 2.多孔泡沫金屬吸液芯;3.蒸汽通道;4.蒸發(fā)器殼體;5.加熱裝置;6.蒸汽出口。
【具體實施方式】
[0016]下面結合附圖進行更進一步的詳細說明:
圖1給出了本發(fā)明的結構示意圖，一種適用于變重力環(huán)境下的蒸汽發(fā)生器。具體結構包括:進液口 1、多孔泡沫金屬吸液芯2、蒸汽通道3、蒸發(fā)器殼體4、加熱裝置5、蒸汽出口 6。
[0017]蒸汽發(fā)生器主體包括多孔泡沫金屬吸液芯、蒸汽通道和蒸發(fā)器殼體，進液口與蒸汽出口通過封口與管板結構與蒸汽發(fā)生器主體焊接在一起。加熱裝置和殼體緊密相連，結構簡單緊湊。蒸汽發(fā)生器主體部分直徑范圍為10 - 30 !!!!!!，長度為^ - 2 m。當空間有限時，蒸汽發(fā)生器主體可以做成盤管狀。加熱功率為2 - 10 ff/cm20
[0018]吸液芯的泡沫金屬孔徑范圍為0.1 -1 mm，對于液體的作用力可以采用拉普拉斯方程計算，即八?=0/1?。若工質為水，孔徑為0.1 -1 mm的泡沫金屬可以提供7-70Pa的表面壓力。
泡沫金屬是由銅或鋁材料通過孔隙劑造孔、氣相沉積、電化學沉積等方法制成，作方法簡單，適合批量生產。
【主權項】
1.一種適用于變重力環(huán)境下的蒸汽發(fā)生器，包括殼體位于殼體一端的進液口以及位于殼體另一端的氣體出口，在所述殼體內設置有加熱裝置，其特征在于:所述加熱裝置成環(huán)狀布置在所述殼體內，在所述加熱裝置內設置有多孔泡沫金屬毛細芯，在所述加熱裝置與多孔泡沫金屬毛細芯之間間隔設置有用于蒸汽通過的槽道，該槽道與所述氣體出口連通。2.根據權利要求1所述的蒸汽發(fā)生器，其特征在于，所述的多孔泡沫金屬吸液芯是由銅或鋁材料通過孔隙劑造孔、氣相沉積或電化學沉積方法制成，孔徑范圍為0.1 -1 mm。3.根據權利要求1所述的蒸汽發(fā)生器，其特征在于，所述加熱裝置采用帶狀加熱器或聚酰亞胺加熱片。4.根據權利要求1所述的蒸汽發(fā)生器，其特征在于，所述的蒸汽發(fā)生器殼體直徑范圍為10 - 30 mm，長度為0.1 - 2 m。5.根據權利要求1所述的蒸汽發(fā)生器，其特征在于，蒸汽發(fā)生器殼體成盤管狀。6.根據權利要求1所述的蒸汽發(fā)生器，其特征在于，所述加熱裝置的加熱功率為2- 10ff/cm2 ο
【文檔編號】F22B37/34GK106090866SQ201610412238
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年6月13日 公開號201610412238.4, CN 106090866 A, CN 106090866A, CN 201610412238, CN-A-106090866, CN106090866 A, CN106090866A, CN201610412238, CN201610412238.4
【發(fā)明人】施娟, 陳振乾, 李盼盼, 張景博
【申請人】東南大學