两相冷却装置国内外研究现状(2)
时间:2017-05-01 17:26 来源:毕业论文 作者:毕业论文 点击:次
最早的以机械泵为驱动力冷却系统的研究从单相循环开始，主要原因单相循环的机理较为简单，回路的压力和流量的关系呈单调二次增长的规律，与泵的工作曲线结合较好，动态变换过程中比较稳定，具有较强的换热能力。单相机械泵驱动的冷却系统在地面的应用技术比较成熟，国外的一些先进的医疗电子设备已经开始采用单相冷却的技术，1996年11月美国发射的火星探路者号探测器也是采用的以R11为循环工质的机械泵驱动单相冷却系统[21]。单相和两相冷却的最根本的区别是冷却原理不同。单相系统的冷却采用的是工质的显热，在蒸发段,工质吸收热量温度升高，所以对于像激光手术仪、远红外探测器、太空望远镜等温控精度要求较高的精密仪表，较大的温度波动将直接影响其工作性能。例如上面提到的火星探测器系统，让该系统通过12g/s的流量最大可以实现190W的散热量，可以估算散热段的温差要大于18K，如果选用两相系统，因为通过工质的汽化完成散热，蒸发段温度几乎保持不变，且在该流量下，蒸发一半的R11在273K的散热量可以达到1000W。此外两相循环系统的换热系数大，回路压降小，所以驱动泵的能耗也远远小于单相系统，同时工质的流量和各个主要部件的尺寸都可以大大减小。正是因为两相冷却性能在各个方面都大大优于单相冷却系统，以机械泵为驱动力的两相冷却技术在空间热控技术中展开了研究。近年来，对于机械泵回路式热管系统的较为突出的研究主要集中在荷兰空间技术中心。该系统适合于高精度、高散热密度、低能耗和复杂的温度控制任务，面对未来空间技术趋向紧凑式、分散式、长距离、多点复杂的热源结构和高热流密度发热器件拥有很大的优势，解决了LHP和CPL在空间应用中的局限性。为消除毛细泵驱动回路(CPL)的不稳定特性，提高其传热能力，NASA于1987年在CPL的液体回流管上添加装辅助机械泵，研制出“机械泵辅助毛细泵冷却系统”，又称为混合型CPL或高功率宇宙飞船热管理系统。刘杰等[22]通过建立机械泵驱动的两相流冷却系统，以CO2为循环工质对该新型系统的散热特性进行试验研究，研究表明由于驱动力的改变，机械泵的两相冷却系统克服了LHP/CPL传输距离上的缺点，不需要预热，抗热冲击能力较强。同时具有能耗低，温度控制精度高的特点，在启动和控制方面具有明显优势，更加适应于复杂回路高热流密度的散热任务。 (责任编辑：qin) |