Система терморегулирования с двухфазных теплоносителем

 

Изобретение относится к системам терморегулирования космических аппаратов. Целью изобоетения является улучшение эксплуатационных характеристик системы путем уменьшения колебаний температуры жидкости для входа в гидронасос. Часть трубопровода 3 перед излучательным радиатором 9 снабжена дополнительным трубопроводом 4 для движения паровой фракции теплоносителя с капиллярной структурой 5 на его стенке и завихрителем потока 6, сообщенным с основным трубопроводом 2 щелью 8. Паровой канал дополнительного трубопровода 4 сообщен с излучательным радиатором 9, а жидкостной канал 7 с байпасной линией 10. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

СОЮЭ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) i, СПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ,f л

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4919605/23 (22) 14.03.91 (46) 07.12.92. Бюл. ¹ 45 (71) Научно-производственное объединение прикладной механики (72) Г.В,Дмитриев, А.Е.Дюдин, Ю.M.Ãîëîâàнов, B.À,Àáðoñüêèí и О.B.Çàãàð (56) Two — Phase Thermal systems for Space

Applications — European Development апб

Test Resalts. Н.Kreeb. MЯ.Wulz, SAE

Technical Paper Series, i 987, Е 87 1459.

{54) СИСТЕМА ТЕРМОРЕГУЛИРСВАНИЯ С

ДВУХФАЗНЫМ ТЕПЛОНОСИТЕЛЕМ (57) Изобретение относится к системам терморегулирования косм "- вских аппаратов.

„„ Ы„„1779648 Al (я)з В 64 G 1/50; F 28 0 15/02

Целью изобоетения является улучшение эксплуатационных характеристик системы путем уменьшения колебаний температуры жидкости для входа в гидронасос. Часть трубопровода 3 перед излучательным радиатором 9 снабжена дополнительным трубопроводом 4 для движения паровой фракции теплоносителя с капиллярной структурой 5 íà его стенке и завихрителемпотока 6, сообщенным с основным трубопроводом 2 щелью 8. Паровой канал дополнительного трубопровода 4 сообщен с излучательным радиатором 9, а жидкостной канал 7 с байпасной линией 10. 1 з.п. Ф-лы, 2 ил, 1779648

55

Изобретение относится к теплотехнике, в частности к системам терморегулирования (CTP) космических аппаратов.

Наиболее близким техническим решением является CTP космического аппарата, представляющая собой замкнутый циркуляционный контур с перемещением теплоносителя с помощью механического гидронасоса. Теплоноситель в близком к насыщению состоянии подается на испарительные теплообменники, где частично испаряется и двухфазная смесь поступает на излучательный радиатор и частично мимо него по байпасной линии на смесительный клапан, который в зависимости от температуры теплоносителя в гидроаккумуляторе распределяет поток между байпасной линией и излучательным радиатором.

Этим обеспечивается подготовка теплоносителя для подачи его в испарительные теплообменники в.состоянии, близком к насыщению. Для конденсации пузырьков пара за смесительным клапаном установлен смеситель. Обеспечение запуска и регулирования температуры пара в испарительных теплообменниках производится с помощью гидравлического аккумулятора.

Недостатком известной CTP является невысокая эксплуатационная характеристика, связанная с большими колебаниями температуры теплоносителя на входе в гидронасос в режиме переохлаждения. Система регулирования с байпасной линией и смесительным клапаном настраивается на обеспечение небольшого переохлаждения жидкости по сравнению с состоянием насыщения при заданном давлении в гидравлическом аккумуляторе, чтобы не возникала кавитация жидкости в гидронасосе (бескавитационный запас гидронасоса).

Так как в зависимости от режима работы системы в байпасной линии течет или жидкость, или пар, или смесь пар — жидкость, а на выходе из излучательного радиатора различной степени переохлажденная жидкость, то температура жидкости на входе в гидронасос имеет большой разброс.

Это требует настройки системы на значительное переохлаждение жидкости по сравнению с состоянием насыщения (бескавитационный запас гидронасоса плюс диапазон разброса температуры жидкости байпасного регулирования). Это приводит к увеличению площади излучательного радиатора, т.е. увеличение массы системы и соответственно к ухудшению эксплуатационных характеристик CTP.

Это особенно характерно для режима "переохлаждения" системы, т.к. когда тепловыделение испарительн ых теплообмен ников минимальное, тепловой поток, падающий извне на излучательный радиатор, минимален.

Цель изобретения — улучшение эксплуатационных характеристик системы путем уменьшения колебаний температуры жидкости на входе в гидронасос.

Поставленная цель достигается тем, что в системе терморегулирования, содержащей механический гидронасос, испарительные теплообменники, воспринимающие тепловую нагрузку, излучательный радиатор, байпасную линию. гидравлический аккумулятор, смесител ьн ый клапан, соединительные трубопроводы, по меньшей мере часть участка трубопровода перед излучательным радиатором снабжена дополнительным трубопроводом для перемещения паровой фракции теплоносителя, выполненным с капиллярной структурой на стенке и сообщенным с основным трубопроводом щелевым каналом, при этом основной трубопровод соединен с байпасной линией, дополнительный трубопровод соединен с излучательным радиатором и снабжен завихрителем потока, выполненным в виде шнека.

На фиг.1 приведена схема СТР; на .фиг.2 — сечение А-А на фигЛ.

CTP содержит механический гидронасос 1, испарительные теплообменники 2, участок трубопровода 3, снабженный дополнительный трубопроводом 4 для движения паровой фракции с капиллярной структурой 5 на стенке и завихрителем 6 основного трубопровода 7, соединенного с дополнительной щелью 8. Паровой канал 4 соединен с излучательным радиатором 9, а жидкостной канал основного трубопровода

7 с байпасной линией 10. Смесительный клапан 11 объединяет потоки в зависимости от температуры жидкости в гидравлическом аккумуляторе 12 по показанию датчика 13 температуры.

Механическим гидронасосом жидкий теплоноситель прокачивается к испа рительным теплообменникам, где происходит частичное испарение жидкости.

Парожидкостная смесь из теплообменников 2 попадает в паровой канал 4 дополнительного трубопровода, где смесь раскручивается завихрителем 6. Капли жидкости отбрасываются на капиллярную структуру 5 на стенке парового канала и жидкость выдавливается в жидкостной канал основного трубопровода и в байпасную линию 10. Пары теплоносителя из парового канала 4 попадают в каналы излучательного радиатора 9. Для исключения попадания па1779648

Составитель Л. Петрова

Техред М.Моргентал Корректор М. Максимишинец:

Редактор С. Кулакова

Заказ 4415 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 ра в жидкостной. канал 7 паровой канал 4 кроме кольцевых канавок может быть покрыт другой капиллярной структурой, например металлической сеткой или спеченной волоконной структурой. Пар в каналах излучательного радиатора 9 конденсируется и переохлаждается и смесительный клапан 11 распределяет поток жидкости по двум каналам: излучательного радиатора и байпасной линии в зависимости от температуры жидкости в гидравлическом аккумуляторе 12. Так как смесительный клапан 11 объединяет (смешивает) два жидкостных потока с различными температурами, а не парожидкостную смесь с переохлажденной жидкостью, то разброс температуры теплоносителя на входе в гидронасос уменьшается и отпадает необходимость в смесителе 14.

Формула изобретения

1. Система терморегулирования с двухфазным теплоносителем, содержащая механический гидронасос, испарительные теплообменники, воспринимающие тепловую нагрузку, излучательный радиатор, байпасную линию, гидравлический аккумулятор, смесительный клапан, сое5 динительные трубопроводы, о т л и ч а ющ а я с я тем, что, с целью улучшения эксплуатационных характеристик системы путем уменьшения колебаний температуры жидкости на входе в гидронасос, по мень10 шей мере часть участка трубопровода перед излучательным радиатором снабжена дополнительным трубопроводом для перемещения паровой фракции теплоносителя, выполненным с капиллярной структурой на

15 стенке, и сообщенным с основным трубопроводом щелевым каналом, при этом основной трубопровод соединен с байпасной линией, дополнительный трубопровод соединен с излучательным радиатором и снаб20 жен завихрителем потока.

2. Система по п.1, отличающаяся тем, что завихритель потока. выполнен в виде шнека.