一種熱量收集存儲器的制造方法
【專利摘要】一種熱量收集存儲器，涉及熱控【技術(shù)領(lǐng)域】。它包括兩個相變蓄熱裝置、儀器安裝板、預埋熱管和環(huán)路熱管輻射器；所述儀器安裝板的上表面的中間部位承載發(fā)出熱量的儀器，所述預埋熱管整體嵌入儀器安裝板內(nèi)部，預埋熱管的兩端分別靠近儀器安裝板的兩個相對的側(cè)邊；所述兩個相變蓄熱裝置固定于儀器安裝板的上表面且分別位于預埋熱管的兩端的正下方，用于吸收和存儲預埋熱管的兩端傳遞的熱量；所述環(huán)路熱管輻射器固定連接于儀器安裝板的下表面并位于預埋熱管的端部的正下方，用于收集和排散預埋熱管端部吸收的熱量。本發(fā)明可以使儀器設(shè)備發(fā)出的熱量及時有效的收集存儲，同時收集的熱量也可以高效的傳遞到遠距離的熱沉進行排散。
【專利說明】一種熱量收集存儲器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及熱控【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是涉及真空條件下通過輻射方式進行熱量收集和存儲的儀器。
【背景技術(shù)】
[0002]航天器在軌運行期間，飛行器處于真空環(huán)境中，由于沒有氣體進行對流換熱，航天器與外部環(huán)境的熱交換主要是通過輻射的方式進行。目前，航天器對儀器設(shè)備熱控設(shè)計中尚無方案可以使艙內(nèi)儀器設(shè)備熱量既能及時有效的收集存儲，也能在條件允許的情況下，將收集的熱量高效的傳遞到遠距離的熱沉進行排散。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的技術(shù)解決問題是:克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種熱量收集存儲器，可以使艙內(nèi)儀器設(shè)備發(fā)出的熱量及時有效的收集存儲，同時收集的熱量也可以高效的傳遞到遠距離的冷端進行排散。整個結(jié)構(gòu)質(zhì)量輕、體積小，強度滿足使用要求。
[0004]本發(fā)明的技術(shù)解決方案是:一種熱量收集存儲器，包括兩個相變蓄熱裝置、儀器安裝板、預埋熱管和環(huán)路熱管輻射器；所述儀器安裝板的上表面的中間部位承載發(fā)出熱量的儀器，所述預埋熱管整體嵌入儀器安裝板內(nèi)部，預埋熱管的兩端分別靠近儀器安裝板的兩個相對的側(cè)邊；所述兩個相變蓄熱裝置固定于儀器安裝板的上表面且分別位于預埋熱管的兩端的正下方，用于吸收和存儲預埋熱管的兩端傳遞的熱量；所述環(huán)路熱管輻射器固定連接于儀器安裝板的下表面并位于預埋熱管的端部的正下方，用于收集和排散預埋熱管端部吸收的熱量。
[0005]所述環(huán)路熱管輻射器包括輻射板、蒸汽管路、液體管路、蒸發(fā)器、冷凝器，所述冷凝器與輻射板為熱耦合一體化結(jié)構(gòu)，所述蒸發(fā)器固定于儀器安裝板的下表面且并位于預埋熱管的端部的正下方，用于收集和排散預埋熱管端部吸收的熱量；蒸汽管路的兩端分別連接蒸發(fā)器的出口和冷凝器的入口，用于將蒸發(fā)器吸收的熱量傳輸?shù)嚼淠?，并通過輻射板進行熱量排散；液體管路的兩端分別連接冷凝器的出口和蒸發(fā)器的入口，用于熱量的循環(huán)吸收。
[0006]所述蒸發(fā)器的數(shù)量為兩個，兩個蒸發(fā)器并聯(lián)，兩個蒸發(fā)器分別位于預埋熱管兩端的正下方。
[0007]所述預埋熱管由位于同一水平面的兩根熱管組成，所述兩根熱管的中部對應平行，每根熱管的兩個端部向另一跟熱管所在的方向彎折。，兩根熱管的端部相互錯開。
[0008]所述冷凝器由“S”型的柔性不銹鋼管組成。
[0009]所述儀器安裝板為蜂窩板結(jié)構(gòu)，所述蜂窩板結(jié)構(gòu)包括鋁合金蒙皮和蜂窩芯，所述蜂窩芯的厚度為mm，蜂窩芯上的蜂窩孔的直徑為mm，鋁合金蒙皮包覆與蜂窩芯的外表面，招合金蒙皮的厚度為._。
[0010]所述相變蓄熱裝置的相變溫度為。C，相變蓄熱裝置的材料為十八烷。[0011]所述兩個相變蓄熱裝置固定通過高導熱的粘結(jié)劑固定于儀器安裝板的上表面，所述環(huán)路熱管輻射器通過高導熱的粘結(jié)劑固定于儀器安裝板的下表面，用于使相變蓄熱裝置和環(huán)路熱管輻射器形成熱接觸。
[0012]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比有益效果為:本發(fā)明利用相變蓄熱進行熱量收集存儲，利用環(huán)路熱管進行熱量遠距離傳遞，并通過相變蓄熱和環(huán)路熱管設(shè)計，使得該儀器安裝板熱控能夠適應航天器在軌運行階段環(huán)境變化，滿足在軌運行過程中儀器設(shè)備熱量的管理要求。本發(fā)明通過設(shè)計環(huán)路熱管輻射器，在不擴大外形尺寸的條件下，提高了熱量傳輸以及排散的效率。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1本發(fā)明的元件分解原理圖；
[0014]圖2本發(fā)明的組裝結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0015]如圖1所示，本發(fā)明包括兩個相變蓄熱裝置1、儀器安裝板2、預埋熱管3和環(huán)路熱管輻射器4。儀器安裝板2為蜂窩板結(jié)構(gòu)，所述蜂窩板結(jié)構(gòu)包括高導熱的鋁合金蒙皮和蜂窩芯，所述蜂窩芯的厚度為30mm，蜂窩芯上的蜂窩孔的直徑為15mm，鋁合金蒙皮包覆與蜂窩芯的外表面，鋁合金蒙皮的厚度為0.5_。儀器安裝板2的上表面的中間部位承載發(fā)出熱量的儀器。采用蜂窩板作為儀器安裝板2結(jié)構(gòu)的好處是在可以有效地減輕安裝板質(zhì)量的前提下，可以保持一定的結(jié)構(gòu)的強度。預埋熱管3整體嵌入儀器安裝板2內(nèi)部，預埋熱管3的兩端分別靠近儀器安裝板2的兩個相對的側(cè)邊。采用在蜂窩板中嵌入預埋熱管3的好處是可以實現(xiàn)安裝板結(jié)構(gòu)設(shè)計的一體化，當儀器安裝板2中間的發(fā)熱儀器工作時，可以通過預埋的熱管拉平儀器安裝板2的溫度分布，從而實現(xiàn)熱量的排散或者收集。
[0016]如圖1所示，為了使結(jié)構(gòu)更為緊湊，同時起到更好的熱量傳導效果。預埋熱管3可以由位于同一水平面的兩根熱管組成，兩根熱管的中部對應平行，每根熱管的兩個端部向另一跟熱管所在的方向彎折90°，每根熱管的形狀類似于U型。兩根熱管的端部相互錯開，避免熱干涉。預埋熱管3采用矩形截面鋁氨熱管，截面尺寸30mmX 30mm，高效傳導儀器產(chǎn)生的熱量，并傳送到儀器板兩端的相變蓄熱裝置I或環(huán)路熱管蒸發(fā)器8。兩個相變蓄熱裝置I固定于儀器安裝板2的上表面且分別位于預埋熱管3的兩端的正下方，用于吸收和存儲預埋熱管3的兩端傳遞的熱量。
[0017]如圖2所示，兩個相變蓄熱裝置I固定于儀器安裝板2的上表面且分別位于預埋熱管3的兩端的正下方，用于吸收和存儲預埋熱管3的兩端傳遞的熱量；利用相變材料在相變溫度點凝固/熔化的相交過程中，都要吸收或放出相變潛熱的原理。潛熱蓄熱系統(tǒng)不僅能量密度較高，而且所有裝置簡單，體積小，設(shè)計靈活，使用方便且易于管理。另外，它最大的優(yōu)點就是在相變吸熱和放熱的過程中，材料近似恒溫，可以以此來控制儀器設(shè)備的工作溫度。
[0018]環(huán)路熱管是一種利用流體工質(zhì)的蒸發(fā)和冷凝過程傳熱、以毛細力驅(qū)動流體循環(huán)和長距離定向傳輸熱量的裝置。如圖2所示，環(huán)路熱管輻射器4固定連接于儀器安裝板2的下表面并位于預埋熱管3的端部的正下方，用于收集和排散預埋熱管3端部吸收的熱量。環(huán)路熱管輻射器4包括輻射板5、蒸汽管路6、液體管路7、蒸發(fā)器8、冷凝器9。輻射板5采用鋁合金面板，厚度為3_，面積0.5mm,冷凝器9由“S”型的柔性不銹鋼管組成，“S”型的柔性不銹鋼管組成的冷凝器9好處是可以有效的增大散熱管路的距離，從而增大散熱的面積?！癝”型的柔性不銹鋼管均勻分布于輻射器冷板上，與輻射板5為熱耦合一體化結(jié)構(gòu)，提高冷板等溫性。蒸汽管路6的外徑6_，液體管路7的外徑4_，長4m，采用軟態(tài)不銹鋼管，并用多層隔熱材料包扎。蒸發(fā)器8固定于儀器安裝板2的下表面且并位于預埋熱管3的端部的正下方，用于收集和排散預埋熱管3端部吸收的熱量。圖1一2中所示的蒸發(fā)器8的數(shù)量為兩個，兩個蒸發(fā)器8并聯(lián)，兩個蒸發(fā)器8分別位于預埋熱管3兩端的正下方。兩個蒸發(fā)器8的并聯(lián)設(shè)計可有效的增加在安裝板上熱量收集的范圍，提高了效率；同時，蒸發(fā)器8與預埋熱管3的兩端對應安裝，為實現(xiàn)儀器發(fā)熱量既可以被相變蓄熱材料裝置吸收收集，也可以通過蒸發(fā)器8實現(xiàn)熱量的收集和轉(zhuǎn)移。實際應用中，蒸發(fā)器8的數(shù)量可以為一個或若干個，只要保證蒸發(fā)器8可以吸收到相變蓄熱裝置I存儲的熱量即可。蒸汽管路6的兩端分別連接蒸發(fā)器8的出口和冷凝器9的入口，用于將蒸發(fā)器8吸收的熱量傳輸?shù)嚼淠?，并通過輻射板5進行熱量排散；液體管路7的兩端分別連接冷凝器9的出口和蒸發(fā)器8的入口，用于熱量的循環(huán)吸收。環(huán)路熱管輻射器4的工作原理是熱負荷施加到蒸發(fā)器8上時，蒸發(fā)器8吸收熱負荷使工質(zhì)汽化，蒸汽沿管道進入冷凝器9后通過與冷源或熱沉的換熱后冷凝，凝結(jié)液體經(jīng)過冷凝器9過冷后在蒸發(fā)器8液體工質(zhì)相變產(chǎn)生的毛細壓差的作用下沿液體管道回流到蒸發(fā)器8，液體工質(zhì)繼續(xù)吸熱、蒸發(fā)、流動，循環(huán)工作，連續(xù)有效地將熱量傳輸?shù)嚼湓?。環(huán)路熱管輻射器4的好處是實現(xiàn)了將儀器安裝板2上的設(shè)備發(fā)熱量進行長距離的熱量傳輸，并通過輻射的方式進行排散。
[0019]如圖2所示，相變蓄熱裝置I和環(huán)路熱管輻射器4分別位于預埋熱管3兩端的正上方和正下方，在縱向位置上處于上下對應的位置。相變蓄熱裝置I和環(huán)路熱管輻射器4之間的儀器安裝板2采用高導熱的鋁合金材料且二者均采用高導熱的粘膠固定于儀器安裝板2上，所以，相變蓄熱裝置I和環(huán)路熱管輻射器4形成熱接觸。當環(huán)境溫度高于或等于相變蓄熱裝置I的相變溫度時，儀器發(fā)出的熱量主要由相變蓄熱裝置I吸收。相變蓄熱裝置I的相變溫度可以通過選擇不同的相變蓄熱裝置I的相變材料來實現(xiàn)。例如，根據(jù)航天器艙內(nèi)在常溫附近工作的儀器設(shè)備溫控需求，儀器設(shè)備需要控溫在28° C時，選擇由十八烷制成的相變蓄熱裝置I即可實現(xiàn)。當環(huán)境溫度高于或等于相變蓄熱裝置I的相變溫度時，儀器發(fā)出的熱量主要由相變裝置吸收。當環(huán)境溫度低于相變點溫度時，通過相變蓄熱裝置I和環(huán)路熱管輻射器4之間的熱接觸，將相變蓄熱裝置I中存儲的熱量傳輸?shù)江h(huán)路熱管輻射器4中進行熱量的排散。
[0020]本發(fā)明說明書中未作詳細描述的內(nèi)容屬本領(lǐng)域技術(shù)人員的公知技術(shù)。
【權(quán)利要求】
1.一種熱量收集存儲器，其特征在于:包括兩個相變蓄熱裝置(I)、儀器安裝板(2)、預埋熱管(3)和環(huán)路熱管輻射器(4);所述儀器安裝板(2)的上表面的中間部位承載發(fā)出熱量的儀器，所述預埋熱管(3)整體嵌入儀器安裝板(2)內(nèi)部，預埋熱管(3)的兩端分別靠近儀器安裝板(2)的兩個相對的側(cè)邊；所述兩個相變蓄熱裝置(I)固定于儀器安裝板(2)的上表面且分別位于預埋熱管(3)的兩端的正下方，用于吸收和存儲預埋熱管(3)的兩端傳遞的熱量；所述環(huán)路熱管輻射器(4)固定連接于儀器安裝板(2)的下表面并位于預埋熱管(3)的端部的正下方，用于收集和排散預埋熱管(3)端部吸收的熱量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種熱量收集存儲器，其特征在于:所述環(huán)路熱管輻射器(4)包括輻射板(5)、蒸汽管路(6)、液體管路(7)、蒸發(fā)器(8)、冷凝器(9)，所述冷凝器(9)與輻射板(5)為熱耦合一體化結(jié)構(gòu)，所述蒸發(fā)器(8)固定于儀器安裝板(2)的下表面且并位于預埋熱管(3)的端部的正下方，用于收集和排散預埋熱管(3)端部吸收的熱量；蒸汽管路(6)的兩端分別連接蒸發(fā)器(8)的出口和冷凝器(9)的入口，用于將蒸發(fā)器(8)吸收的熱量傳輸?shù)嚼淠?9)，并通過輻射板(5)進行熱量排散；液體管路(7)的兩端分別連接冷凝器(9)的出口和蒸發(fā)器(8)的入口，用于熱量的循環(huán)吸收。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種熱量收集存儲器，其特征在于:所述蒸發(fā)器(8)的數(shù)量為兩個，兩個蒸發(fā)器(8)并聯(lián)，兩個蒸發(fā)器(8)分別位于預埋熱管(3)兩端的正下方。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種熱量收集存儲器，其特征在于:所述預埋熱管(3)由位于同一水平面的兩根熱管組成，所述兩根熱管的中部對應平行，每根熱管的兩個端部向另一跟熱管所在的方向彎折90°，兩根熱管的端部相互錯開。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種熱量收集存儲器，其特征在于:所述冷凝器(9)由“S”型的柔性不銹鋼管組成。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種熱量收集存儲器，其特征在于:所述儀器安裝板(2)為蜂窩板結(jié)構(gòu)，所述蜂窩板結(jié)構(gòu)包括鋁合金蒙皮和蜂窩芯，所述蜂窩芯的厚度為30mm，蜂窩芯上的蜂窩孔的直徑為15mm，鋁合金蒙皮包覆與蜂窩芯的外表面，鋁合金蒙皮的厚度為0.5mm。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種熱量收集存儲器，其特征在于:所述相變蓄熱裝置(I)的相變溫度為28°C，相變蓄熱裝置(I)的材料為十八烷。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種熱量收集存儲器，其特征在于:所述兩個相變蓄熱裝置(I)固定通過高導熱的粘結(jié)劑固定于儀器安裝板(2)的上表面，所述環(huán)路熱管輻射器(4)通過高導熱的粘結(jié)劑固定于儀器安裝板(2)的下表面，用于使相變蓄熱裝置(I)和環(huán)路熱管輻射器(4)形成熱接觸。
【文檔編號】F28D20/02GK103591824SQ201310526293
【公開日】2014年2月19日 申請日期:2013年10月30日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月30日
【發(fā)明者】李彥良, 王思峰, 王領(lǐng)華, 鞏萌萌, 王海英, 呂建偉, 劉欣, 屈強, 洪文虎 申請人:中國運載火箭技術(shù)研究院