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题目:双储液器环路热管运行特性的实验研究

关键词:环路热管;双储液器;运行特性;启动;不稳定性;实验

  摘要

环路热管技术是近年来航天器热控制领域内最前沿的热控制技术,目前主要应用于以空间微重力环境为背景的各种航天器中。双储液器环路热管解决了常规单储液器环路热管重力场运行姿态受限的问题,继承了环路热管传输热量大、传输距离远、传热效率高、重量轻、反重力能力强和无需外加动力装置等诸多优点,同时扩展了环路热管技术的应用领域,使得环路热管技术可以应用于飞机热量管理系统和解决地面大功率或高热流密度电子设备散热等问题。本文针对双储液器环路热管重力场中的应用背景,开展了一系列稳态和动态运行特性的实验和理论研究工作。 通过实验对双储液器环路热管的传热机理和九种典型姿态下的稳态运行特性进行了全面系统的研究,验证了双储液器环路热管在任何姿态下均可正常运行的能力,解释了双储液器环路热管与单储液器环路热管工作温度曲线存在差异的原因,分析了反重力高度、蒸发器和储液器方位等因素对稳态运行性能的影响。 以环路热管技术的实际工程应用为前提,研究了双储液器环路热管的启动特性,根据实验结果分析了启动热载荷大小、反重力高度、蒸发器与储液器方位等因素对启动性能的影响。实验发现,在蒸气槽道充满液体的启动过程中,即使蒸发器和储液器温度升高速率相同,只要蒸发器温度足够高,蒸气槽道内也能发生核态沸腾。 研究了双储液器环路热管在启动和运行中出现的一系列不稳定现象,包括温度迟滞、工质倒流和温度波动,分析了不稳定现象产生的原因。首次观察到了蒸气槽道存在蒸气的小热载荷启动过程也会发生工质倒流的现象。实验还发现,可变热导区内,热载荷递减时的工作温度要低于热载荷递增时的温度;当有液体引管穿过的储液器位于蒸发器上方时,倒流和温度波动现象出现的几率较大。