[发明专利]用于两相流体回路储液器的被动冷却毛细排液管及方法

说明书

用于两相流体回路储液器的被动冷却毛细排液管及方法，被动冷却毛细排液管穿过储液器壳体，与外部流体回路系统连通，待冷却液体通过储液器时，被动冷却毛细排液管进行冷却。本发明采用热交换方式对储液器内部冷却，仅通过调节加热功耗实现控温功能，使储液器结构显著简化，同时，可使排液管局部始终处于偏冷状态，有效防止排液管附近的气泡存在，确保储液器排出的为液相工质。

技术领域

本发明涉及航天器热控技术领域，特别是用于两相流体回路储液器的被动冷却毛细排液管及方法。

背景技术

随着航天技术的飞速发展，高负荷、大热流密度、长距离热量传递及高精度温度控制的热控需求日益明显，机械泵驱动两相流体回路(简称泵驱流体回路)技术作为一种主动控温技术，其具有驱动功耗小、传输距离远、散热能力强、控温精度高等优点，是解决现有热控需求的最有力的手段之一，也是近年来国内外航天热控领域研究的热点。

泵驱流体回路系统主要由储液器、机械泵、预热器、蒸发器、冷凝器及连接管路组成，其工作原理是利用机械泵驱动工质在回路系统中循环，过冷工质首先流经预热器，被加热到饱和态，然后流经蒸发器，利用相变吸热带走蒸发器热量，进而流过冷凝器被冷凝至过冷态，最后工质又回到机械泵，这样就形成了一个完整循环，从而实现了热量的收集、运输和排散，在此循环中，储液器与系统相连，通过控制储液器温度来控制系统的饱和温度。

储液器是流体回路系统的核心部组件之一，其主要功能有：(1)与流体回路系统进行工质交换；(2)控制系统的饱和温度；(3)为系统提供液态工质，防止下游泵的汽蚀。

现阶段机械泵驱动两相流体回路技术成功在轨应用事例很少，仅有AMS-02中的TTCS采用了该项技术并已在轨运行数年。AMS-02的储液器制冷是采用半导体制冷片实现的，将半导体的制冷面导热安装于储液器壳体外表面，冷量通过储液器侧壁传递到储液器内部，该制冷方式输入功耗大，制冷效率低，冷量利用率低，且需控制电路进行调控，这使得储液器结构偏于复杂，大大降低了系统的可靠性，且半导体制冷片制冷同时会产生大量废热，仍需其他冷量冷却。

发明内容

本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供了用于两相流体回路储液器的被动冷却毛细排液管及方法，该装置将过冷液直接引入储液器排液管内部，对排液管内部进行冷却，不仅起到为储液器内部制冷的作用，还能降低排液管内部温度，能有效防止排液管内部气泡的存在，进而防止下游泵的汽蚀。

本发明的技术解决方案是：用于两相流体回路储液器的被动冷却毛细排液管，其特征在于：被动冷却毛细排液管穿过储液器壳体，与外部流体回路系统连通，待冷却液体通过储液器时，被动冷却毛细排液管进行冷却。

所述的被动冷却毛细排液管结构包括外套管排液端、外套管毛细壁段、中心管、外套管盲端；外套管排液端、外套管毛细壁段、外套管盲端组成外套管，外套管与中心管连接，形成被动冷却毛细排液管结构，外套管排液端、外套管盲端外壁面分别与储液器壳体壁面固定连接，中心管两端开孔及外套管排液端位于储液器壳体外部，外套管毛细壁面位于储液器壳体内部，外部流体回路系统与中心管两端连接。

所述的排液管毛细壁面四周设有集液器，对待冷却液体进行收集。

所述的外套管排液端、外套管毛细壁段、外套管盲端通过焊接组成外套管。

所述的外套管与中心管通过焊接进行连接。

所述的外套管毛细壁面的孔径为1μm～20μm。

所述的被动冷却毛细排液管的材料为碳钢、不锈钢或者合金。

所述的外套管毛细壁段、外套管盲端与储液器壁面密封焊接。

用于两相流体回路储液器的被动冷却毛细排液管的冷却方法，包括如下：将流通在外部流体回路系统内的冷却液体通过送至排液管内，与排液管内部液体进行间壁式热交换。