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(gè)相變蓄熱裝置、儀器安裝板、預(yù)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(yù)埋熱管整體嵌入儀器安裝板內(nèi)部，預(yù)埋熱管的兩端分別靠近儀器安裝板的兩個(gè)相對的側(cè)邊；所述兩個(gè)相變蓄熱裝置固定于儀器安裝板的上表面且分別位于預(yù)埋熱管的兩端的正下方，用于吸收和存儲預(yù)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(yù)埋熱管的端部的正下方，用于收集和排散預(yù)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(shí)有效的收集存儲，同時(shí)收集的熱量也可以高效的傳遞到遠(yuǎn)距離的熱沉進(jìn)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(jìn)行熱量收集和存儲的儀器。
【背景技術(shù)】
[0002]航天器在軌運(yùn)行期間，飛行器處于真空環(huán)境中，由于沒有氣體進(jìn)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(jìn)行。目前，航天器對儀器設(shè)備熱控設(shè)計(jì)中尚無方案可以使艙內(nèi)儀器設(shè)備熱量既能及時(shí)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(yuǎn)距離的熱沉進(jìn)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(shí)有效的收集存儲，同時(shí)收集的熱量也可以高效的傳遞到遠(yuǎn)距離的冷端進(jìn)行排散。整個(gè)結(jié)構(gòu)質(zhì)量輕、體積小，強(qiáng)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(gè)相變蓄熱裝置、儀器安裝板、預(yù)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(yù)埋熱管整體嵌入儀器安裝板內(nèi)部，預(yù)埋熱管的兩端分別靠近儀器安裝板的兩個(gè)相對的側(cè)邊；所述兩個(gè)相變蓄熱裝置固定于儀器安裝板的上表面且分別位于預(yù)埋熱管的兩端的正下方，用于吸收和存儲預(yù)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(yù)埋熱管的端部的正下方，用于收集和排散預(yù)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(yù)埋熱管的端部的正下方，用于收集和排散預(yù)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(jìn)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(gè)，兩個(gè)蒸發(fā)器并聯(lián)，兩個(gè)蒸發(fā)器分別位于預(yù)埋熱管兩端的正下方。
[0007]所述預(yù)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(yīng)平行，每根熱管的兩個(gè)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(cuò)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(gè)相變蓄熱裝置固定通過高導(dǎo)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(dǎo)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(jìn)行熱量收集存儲，利用環(huán)路熱管進(jìn)行熱量遠(yuǎn)距離傳遞，并通過相變蓄熱和環(huán)路熱管設(shè)計(jì)，使得該儀器安裝板熱控能夠適應(yīng)航天器在軌運(yùn)行階段環(huán)境變化，滿足在軌運(yùn)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(jì)環(huán)路熱管輻射器，在不擴(kuò)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(shí)施方式】
[0015]如圖1所示，本發(fā)明包括兩個(gè)相變蓄熱裝置1、儀器安裝板2、預(yù)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(dǎo)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(qiáng)度。預(yù)埋熱管3整體嵌入儀器安裝板2內(nèi)部，預(yù)埋熱管3的兩端分別靠近儀器安裝板2的兩個(gè)相對的側(cè)邊。采用在蜂窩板中嵌入預(yù)埋熱管3的好處是可以實(shí)現(xiàn)安裝板結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的一體化，當(dāng)儀器安裝板2中間的發(fā)熱儀器工作時(shí)，可以通過預(yù)埋的熱管拉平儀器安裝板2的溫度分布，從而實(shí)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(shí)起到更好的熱量傳導(dǎo)效果。預(yù)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(yīng)平行，每根熱管的兩個(gè)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(cuò)開，避免熱干涉。預(yù)埋熱管3采用矩形截面鋁氨熱管，截面尺寸30mmX 30mm，高效傳導(dǎo)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(gè)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(yù)埋熱管3的兩端的正下方，用于吸收和存儲預(yù)埋熱管3的兩端傳遞的熱量。
[0017]如圖2所示，兩個(gè)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(yù)埋熱管3的兩端的正下方，用于吸收和存儲預(yù)埋熱管3的兩端傳遞的熱量；利用相變材料在相變溫度點(diǎn)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(jì)靈活，使用方便且易于管理。另外，它最大的優(yōu)點(diǎn)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(xì)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(yù)埋熱管3的端部的正下方，用于收集和排散預(yù)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(yù)埋熱管3的端部的正下方，用于收集和排散預(yù)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(gè)，兩個(gè)蒸發(fā)器8并聯(lián)，兩個(gè)蒸發(fā)器8分別位于預(yù)埋熱管3兩端的正下方。兩個(gè)蒸發(fā)器8的并聯(lián)設(shè)計(jì)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(shí)，蒸發(fā)器8與預(yù)埋熱管3的兩端對應(yīng)安裝，為實(shí)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(shí)現(xiàn)熱量的收集和轉(zhuǎn)移。實(shí)際應(yīng)用中，蒸發(fā)器8的數(shù)量可以為一個(gè)或若干個(gè)，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(jìn)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(fù)荷施加到蒸發(fā)器8上時(shí)，蒸發(fā)器8吸收熱負(fù)荷使工質(zhì)汽化，蒸汽沿管道進(jìn)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(xì)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(shí)現(xiàn)了將儀器安裝板2上的設(shè)備發(fā)熱量進(jìn)行長距離的熱量傳輸，并通過輻射的方式進(jìn)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(yù)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(yīng)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(dǎo)熱的鋁合金材料且二者均采用高導(dǎo)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(dāng)環(huán)境溫度高于或等于相變蓄熱裝置I的相變溫度時(shí)，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(shí)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(shí)，選擇由十八烷制成的相變蓄熱裝置I即可實(shí)現(xiàn)。當(dāng)環(huán)境溫度高于或等于相變蓄熱裝置I的相變溫度時(shí)，儀器發(fā)出的熱量主要由相變裝置吸收。當(dāng)環(huán)境溫度低于相變點(diǎn)溫度時(shí)，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(jìn)行熱量的排散。
[0020]本發(fā)明說明書中未作詳細(xì)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(gè)相變蓄熱裝置(I)、儀器安裝板(2)、預(yù)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(yù)埋熱管(3)整體嵌入儀器安裝板(2)內(nèi)部，預(yù)埋熱管(3)的兩端分別靠近儀器安裝板(2)的兩個(gè)相對的側(cè)邊；所述兩個(gè)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(yù)埋熱管(3)的兩端的正下方，用于吸收和存儲預(yù)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(yù)埋熱管(3)的端部的正下方，用于收集和排散預(yù)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(yù)埋熱管(3)的端部的正下方，用于收集和排散預(yù)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(jìn)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(gè)，兩個(gè)蒸發(fā)器(8)并聯(lián)，兩個(gè)蒸發(fā)器(8)分別位于預(yù)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(yù)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(yīng)平行，每根熱管的兩個(gè)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(cuò)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(gè)相變蓄熱裝置(I)固定通過高導(dǎo)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(dǎo)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(qiáng), 洪文虎 申請人:中國運(yùn)載火箭技術(shù)研究院