[发明专利]一种作为辅助冷源的太空辐射制冷器及传热建模方法

权利要求书

1.一种作为辅助冷源的太空辐射制冷器，其特征在于：包括一个框架，在所述的框架上设有一个或多个辐射制冷器模块，所述的辐射制冷器模块包括两个用于导热的金属板；且两个金属板之间形成供冷却水流动的间隙；所述的两个金属板长度方向的两端分别连通冷却水分水器和冷却水集水器，所述的冷却水分水器与冷却水入口连通，冷却水集水器与冷却水出口连通；宽度方向两端连接。

2.如权利要求1所述的太空辐射制冷器，其特征在于：所述的宽度方向两端采用无铆钉压铆加胶粘剂连接。

3.如权利要求1所述的太空辐射制冷器，其特征在于：所述的辐射制冷器模块为多块时，辐射制冷器模块之间并联连接。

4.如权利要求1所述的太空辐射制冷器，其特征在于：在金属框架与辐射制冷器模块相平行的面之间设有保温材料。

5.如权利要求1所述的太空辐射制冷器，其特征在于：所述的金属板为镀锌钢板，所述的两个镀锌钢板之间的间距为5mm。

6.如权利要求5所述的太空辐射制冷器，其特征在于：在所述的镀锌钢板上设有规则分布的点状凹陷。

7.如权利要求5所述的太空辐射制冷器，其特征在于：在位于上层面的镀锌钢板外涂白色二氧化钛。

8.如权利要求1所述的太空辐射制冷器，其特征在于：所述的太空辐射制冷器的最佳安装方式是平铺于建筑物屋顶上。

9.如权利要求1所述的太空辐射制冷器的传热建模方法，其特征在于，如下：

步骤（1）开始；

步骤（2）获取室外气象数据，包括空气温度T_a、空气相对湿度RH、大气压力P、风速u_a、太空红外辐射强度R_is，使用插值法计算出空气的导热系数k_a、运动粘度ν_a和普朗特数Pr_a，并根据斯蒂芬-玻尔茨曼定律计算出太空等效温度T_s；

式中σ=5.67×10^-8W/(m²·K⁴)为斯蒂芬-玻尔茨曼常量；

步骤（3）获取太空辐射制冷器的结构参数，包括太空辐射制冷器的长度L和宽度W，所采用镀锌钢板的厚度δ和导热系数k_s，以及镀锌钢板外侧二氧化钛涂层的红外发射率ε；

步骤（4）获取太空辐射制冷器的冷却水流量m；

步骤（5）根据连续性方程计算冷却器内的冷却水流速u_f，

u_f＝m/(L·W)；

步骤（6）获取太空辐射散热器的冷却水入口水温T_fi；

步骤（7）假设太空辐射制冷器的冷却水出口水温为T_foa；

步骤（8）设置迭代次数IT=0；

步骤（9）计算太空辐射散热器内冷却水平均温度T_m，

T_m=0.5*(T_fi+T_foa)；

步骤（10）使用插值法计算水温T_m对应的冷却水的物理性质，包括冷却水的比热容c_p、导热系数k_f、运动粘度ν_f和普朗特数Pr_f；

步骤（11）计算太空辐射制冷器上层镀锌钢板外壁面与周围空气间的对流换热系数h₁；

h1=0.664·ka·(uava·L)1/2·Pra1/3]]>

步骤（12）计算太空辐射制冷器上层镀锌钢板内壁面与冷却水间的对流换热系数h₂；

h2=0.664·kf·(ufvf·L)1/2·Prf1/3]]>

步骤（13）计算太空辐射制冷器上层镀锌钢板的外壁面温度T_w1；

步骤（14）计算太空辐射制冷器的冷却水出口水温T_fo；

Tfo=δks·h2·Tm+Twl1+δks·h2+Tfi-δks·h2·Tm+Twl1+δks·h2exp(L·W·h2m·cp)]]>

步骤（15）判断|T_fo-T_foa|是否小于允许值；若是，则输出太空辐射制冷器的运行参数（冷却水出口水温及辐射制冷量），停止运行；若否，则重设Tfoa=0.5*（Tfo+Tfoa）；IT=IT+1；返回到步骤（9），继续循环。

10.如权利要求9所述的太空辐射制冷器的传热建模方法，其特征在于，如下：

所述的步骤13的详细过程如下：

根据能量平衡可得四次方程：

ϵ·σ·Twl4+(h1+h21+δk2·h2)·Twl=ϵ·σ·Ts4+h1·Ta+(h2-δks·h221+δks·h2)·Tm]]>

求解可得太空辐射制冷器上层镀锌钢板的外壁面温度T_w1：

Twl=-k+k2-4l2]]>

上式中：

k=[4r3(q2+q4-25627r32)-13+(q2+q4-25627r32)13]12,l=k3-q2k,q=BA,r=-CAA=ϵ·σ,B=h1+h21+δk2·h2,C=ϵ·σ·Ts4+h1·Ta+(h2-δks·h221+δks·h2)·Tm.]]>