[发明专利]一种具有新型蒸发器布置方式的高温环路热管

说明书

本发明提供一种具有新型蒸发器布置方式的高温环路热管，属于属于高超声速飞行器热防护领域。所述的高温环路热管包括依次首尾连接成环路的蒸发器、蒸气管路、冷凝器和液体管路。所述的蒸发器由蒸发腔、受热面、吸液芯、储液腔和工质充注口构成，蒸发器底面为平板型设计，且蒸发器内部腔室左右分隔成蒸发腔和储液腔，但为底面铺设吸液芯预留一定间隙；蒸发腔底部为蒸发受热面，储液腔内储存有液体工质，且储液腔上设置工质充注口；蒸发腔和储液腔底面铺有吸液芯并连通起来，所述的吸液芯还铺设于储液腔靠近蒸发腔一侧的侧面。

技术领域

本发明属于高超声速飞行器热防护领域，涉及到一种具有新型蒸发器布置方式的高温环路热管。

背景技术

高超声速飞行器在大气层中以高超声速(大于5马赫)飞行时，会经历严酷的气动热、燃烧热以及大功耗电子元件散热的考验，飞行器热防护问题变得尤为重要。在诸多热防护方法中，高温热管是一种重要的半被动式热防护方法，可以适应于飞行器中高温、高热流密度及长时间加热的严苛条件。热管的工作原理是：热量在受热区域被热管蒸发端所吸收而气化为蒸气、在内部压差作用下流向冷端冷凝并排出热量，冷凝后的工质在吸液芯毛细作用下沿管壁返回受热区以形成流动和热量传递的循环。在现有高温热管应用于高超声速飞行器热防护的方案中，绝大多数针对对象是飞行器的前缘驻点，用于飞行器表面的气动加热热防护，这种构型的热管基本上是在经典圆柱式热管结构改进而来，并进行了与前缘结构一体化的设计。

但是，在高超声速飞行器热防护中，除了表面的气动加热，燃料燃烧产生的燃烧热所导致的发动机部件(燃烧室、喷管等)壁面热防护问题也具有显著的高温(1000K～3000K)、高热流密度(1000W/cm²以上)的特点。这些部位的热防护问题，面临着结构复杂、空间狭小、散热区与受热区位置间隔较远等问题，因此，传统构型的热管并不能适用于上述部位的热防护。

环路热管采用气液管道分离的流动方式，它只在蒸发器内布置毛细芯，将传统热管毛细芯的毛细抽吸功能与液体回流功能分离，大大提升了热管的毛细极限，因此具有长距离输送热量的突出特点，在航天器热控和电子设备元件散热等领域有着广泛的应用。但是，现有环路热管仅应用于中低温(小于300℃)领域的传热，尚未见应用于高温(大于500℃)领域的传热。并且，从已报道的环路热管中现有的蒸发器布置方式来看，这些布置方式并不适用于高温、高热流密度条件下的传热，容易突破热管的沸腾极限，导致加热面出现干烧、热管失效的安全事故。

发明内容

本发明为了克服以上现有技术存在的不足，提供了一种具有新型蒸发器布置方式的高温环路热管。该具有新型蒸发器布置方式的环路热管运行温度高、热阻低和传热效率高等优点。

本发明的方案如下：

一种具有新型蒸发器布置方式的高温环路热管，包括依次首尾连接成环路的蒸发器、蒸气管路、冷凝器和液体管路。

所述的蒸发器由蒸发腔、受热面、吸液芯、储液腔和工质充注口构成，蒸发器底面为平板型设计，且蒸发器内部腔室左右分隔成蒸发腔和储液腔，但为底面铺设吸液芯预留一定间隙；蒸发腔底部为蒸发受热面，储液腔内储存有液体工质，且储液腔上设置工质充注口；蒸发腔和储液腔底面铺有吸液芯并连通起来，所述的吸液芯还铺设于储液腔靠近蒸发腔一侧的侧面。

所述的高温环路热管工质一般采用碱金属(钠、钾、锂)、钠钾合金或银。

所述的吸液芯结构优先选择丝网型，更有益于利用液态金属较大的表面张力。

本发明的有益效果：