[发明专利]一种燃油热沉复合模态泵驱两相流冷却系统及方法

说明书

本发明公开了一种燃油热沉复合模态泵驱两相流冷却系统及方法，该系统包括泵驱两相流模块和燃油热沉模块，所述泵驱两相流模块包括冷凝器、储液罐，冷凝器设置有两个出口及两个进口，其第一出口与储液罐的进口连接，储液罐的出口依次连接有制冷剂泵、第一流量计和回热器，回热器设置有两个出口及两个进口，其第一出口与冷凝器的第一进口相连，回热器的第二出口及第二进口之间并联有座舱空气‑液体换热器、电子设备冷板、滑油‑液体换热器、间冷空气‑液体换热器；所述燃油热沉模块包括燃油箱，燃油箱的进口通过管路与冷凝器的第二出口连接，燃油箱的出口与冷凝器的第二进口连接。本发明利用燃油作为热沉，结合泵驱两相流技术，从而实现了对飞机燃油冷量的有效利用。

技术领域

本发明涉及飞行器环境控制技术领域，尤其涉及一种燃油热沉复合模态泵驱两相流冷却系统。

背景技术

目前，飞机常用的冷却系统主要有空气循环制冷系统和蒸发循环制冷系统。空气循环制冷系统根据热能转换为机械功的原理而散走热量，蒸发循环制冷系统通过制冷剂的相变蒸发来散走热量，其性能系数比空气循环制冷系统的高出一个量级，可以解决现代高性能飞机热负荷不断增大而带来的冷却问题。然而，蒸发循环制冷系统需要通过压缩机不断工作来制造冷量，能耗和可靠性问题不容忽视。泵驱两相流系统中泵仅为系统提供驱动力，能耗小于蒸发循环制冷系统。由于飞机上携带有大量燃油，可将其视为一种自然冷源，利用自然冷源本身携带的冷量，再通过相变方式带走热负荷，将是一种极具潜力的节能型冷却方式。因此开发一种利用燃油作为热沉的泵驱两相流冷却系统将极具意义，不仅可以利用燃油本身携带的冷量，减小能耗，而且可以提高换热量，减小系统的体积和重量。

发明内容

本发明的目的是提供一种燃油热沉复合模态泵驱两相流冷却系统及方法，以利用燃油作为热沉，结合泵驱两相流技术，从而实现对飞机燃油冷量的有效利用。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种燃油热沉复合模态泵驱两相流冷却系统，包括泵驱两相流模块和燃油热沉模块，两个模块通过冷凝器关联，将待冷却组件的热量传给燃油，其中：

所述泵驱两相流模块包括冷凝器、储液罐，冷凝器设置有两个出口及两个进口，其第一出口与储液罐的进口连接，且连接管路中设置有第五阀门，储液罐的出口依次连接有制冷剂泵、第一流量计和回热器，回热器设置有两个出口及两个进口，其第二出口与冷凝器的第一进口相连，回热器的第一出口及第二进口之间并联有座舱空气-液体换热器、电子设备冷板、滑油-液体换热器、间冷空气-液体换热器，其进口分别设置有第一阀门、第二阀门、第三阀门、第四阀门，用于控制各自流量；

所述燃油热沉模块包括燃油箱，燃油箱的进口通过管路与冷凝器的第二出口连接，该管路上设置有第十一阀门，燃油箱的出口与冷凝器的第二进口连接，该管路上设置有燃油泵、第十阀门、第二流量计。

所述待冷却组件包括座舱空气、电子设备、滑油、间冷空气。

所述泵驱两相流模块还包括风冷冷凝器，风冷冷凝器分别与冷凝器、储液罐连接，且其连接管路中分别设置有第六阀门、第七阀门。

所述回热器的第一出口及第二进口处分别设置有第八阀门和第九阀门。

所述回热器的第二进口与燃油箱的进口之间通过管路连接，该管路上设置有第十四阀门。

所述燃油泵的出口与回热器的第一出口之间通过管路连接，该管路上设置有第十二阀门、第三流量计和第十三阀门。

一种燃油热沉复合模态泵驱两相流冷却系统的工作方法，包括如下步骤：

过冷制冷剂通过制冷剂泵从储液罐中抽出，经过回热器升温后，以饱和液态分别进入座舱空气-液体换热器、电子设备冷板、滑油-液体换热器、间冷空气-液体换热器，随后通过回热器降温，经过冷凝器再次降温，最终以过冷状态流回储液罐；待冷却组件热量通过冷凝器传给燃油。