[实用新型]一种毛细材料蓄液制冷装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种毛细多孔材料蓄液制冷装置，适用于各类航天器表面制冷，以便实现其在空间飞行时的特定功能。

背景技术

航天器在空间飞行时，由于其某些特定功能的需求，必须满足其表面温度的有效降温及冷却。当前的空间制冷技术方法主要有机械式制冷器及辐射式制冷器两种方法，然而上述两种制冷方法技术难度大，成本要求高，且难以实现航天器表面的大面积冷却和降温。考虑到技术难点及技术实施成本，本实用新型提出了一种利用毛细多孔材料蓄液和传冷特性的制冷方法，利用制冷剂的蒸发潜热所吸收的大量热量，从而有效实现航天器表面的大面积制冷。该方法具有冷却温度低、效果好、方便、实用等优点，能够全面冷却航天器表面温度用以实现其某种特定功能。

发明内容

本实用新型的目的是克服传统空间制冷技术的限制与不足，提供一种结构简单、无功耗、重量轻、可有效大面积制冷的毛细材料蓄液制冷装置。

本实用新型的目的是通过下述技术方案实现的：

本实用新型由壳体、排液出气口、冷却剂加注口、毛细多孔材料组成，其外形可以根据需要设计为任意形，壳体为夹层结构。壳体与排液出气口、冷却剂加注口焊接在一起，夹层空间内充填毛细多孔材料。所用的毛细多孔材料主要考虑其结构特征，而不限于一种材料，只要材料具有较大的孔隙率和比表面积以及纤维半径小等可以满足制冷装置要求的结构特征即可选用。充填毛细多孔材料应紧贴于壳体的内层，材料充填孔隙率为0.85～0.95。本装置冷却剂加注口的开口大小为Φ20mm～Φ30mm，排液出气口的开口大小为Φ30mm～Φ50mm，具体尺寸根据制冷装置要求确定。

本实用新型的原理是：通过冷却剂加注口向其内部夹层加注足量冷却剂(液氮)，夹层内填充有多孔毛细材料。由于毛细多孔材料具有较大的孔隙率及比表面积，加上其内部结构通道的随机无序性，使得多孔毛细材料具有较大的吸附蓄液特性。再加上毛细通道内的孔隙半径微小，大多在微米量级，会因此而产生巨大的毛细作用力使得低温冷却剂可以在多孔毛细材料内持续供给。加注完成后，封闭冷却剂加注口，多余的气液即可通过排液出气口排于装置之外。利用毛细多孔材料的结构特征吸附和蓄集低温制冷剂，结合毛细作用现象使得低温制冷剂能有效贮存于制冷装置内，利用低温制冷剂的蒸发潜热所吸收的大量热量，从而有效实现航天器表面大面积的降温和冷却，实现其在空间飞行时的特定功能。

本实用新型采用了毛细多孔材料吸附及蓄液作用实现了航天器表面大幅度、大面积制冷和降温，避免了使用机械式制冷器所需的外接电源，不存在功耗及二次电源供给问题，大大减少了航天器飞行重量及能源供给量，具有结构简单无功耗、重量轻、大面积制冷等显著优点。在空间优于1×10-2Pa的真空度及微重力等条件下，该装置的制冷效果会更佳且优势会更明显。因为空间的高真空环境及微重力等环境，会使毛细作用现象加剧，低温制冷剂的供给更能得到有效保证，因而其制冷效果也会更佳。在当前空间设备及航天器温控技术中，各种热管和类似热管的毛细多孔介质换热装置是航天航空热控领域的首选设备。因为在空间高真空度和微重力等条件下，蒸发冷却不但是最佳方法而且是唯一可能的方法。在空间条件下，蒸发冷却的优点得到充分体现，例如在真空下的高蒸发率，由于相变的强烈吸热效率而带来的高运行经济系数，对温控的制冷剂没有严格要求，不需要特殊的系统来提供制冷剂。因为在无重力条件下，为需冷却表面提供液体制冷剂的毛细势在理论上为无穷大，而且通过对制冷剂流量的控制很容易实现蒸发冷却的自动控制。

本实用新型与现有技术相比的有益效果是：

(1)本实用新型采用开式制冷方法，没有功耗及电源供给问题，节约了宝贵的空间能源；

(2)本实用新型技术成本相对较低，结构简便，易于装配，同时可以有效实现大面积制冷和降温；

(3)根据航天器具体尺寸及其制冷要求，本实用新型可以调整和确定制冷装置的相关技术参数，适用性强。

(4)通过试验证明，本实用新型装置能够在地面满足航天器不同制冷温度的要求且温度稳定性好。

附图说明

图1为本实用新型的制冷原理应用装置示意图。，

图中：1—壳体、2—排液出气口、3—冷却剂加注口、4—毛细多孔材料。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。

实施例