一种星载混合相流体回路冷却系统的制作方法

    技术2026-06-13  25


    本申请涉及宇航产品散热,具体涉及一种星载混合相流体回路冷却系统。


    背景技术:

    1、电子电气产品的冷却装置存在多种形式,如相变热控、导热材料热控、液体回路冷却等,其中液体回路冷却效果最佳,但是受限于其冷却液循环流动、冷却液的导热系数较低等因素需要泵送装置等附属功能部分,其尺寸大质量较重,较少应用于宇航产品。流体回路系统多数采用液态冷却液,存在比热容大,循环便利的优势,但是液态冷却液的劣势在于其导热系数较低,需要单位时间内流体通量较高才能实现需要的热量转移,客观上限制了泵的尺寸和体积。

    2、目前地面应用的固液相混合流体回路的冷却系统,主要目的是通过在液态冷却液中添加固体颗粒,降低固液相混合物的温度,以实现冷却效果的提升。但由于混合的颗粒物粒径较小,一般在50纳米以内,导致其在轨应用的效果并不好。


    技术实现思路

    1、本申请的主要目的在于提供一种星载混合相流体回路冷却系统,旨在解决现有技术中固液相混合流体回路的冷却系统中,由于固体颗粒物的粒径较小导致其在轨应用的效果不佳的问题。

    2、本申请采用的技术方案如下:

    3、一种星载混合相流体回路冷却系统,应用于在轨失重环境条件,包括:循环散热管、循环泵、单向阀以及压力传感器,单向阀设置在循环散热管上,压力传感器用于探测循环散热管内的压力数据,循环泵用于将混合相流体在循环散热管内循环泵送,混合相流体包括液相介质和固相颗粒,固相颗粒的粒径不小于10微米。

    4、可选的,液相介质为乙二醇水溶液,乙二醇水溶液中乙二醇的质量分数为30%-60%。

    5、可选的,乙二醇水溶液中乙二醇的质量分数为40%-50%。

    6、可选的,固相颗粒与液相介质的配比为体积分数10%-25%。

    7、可选的,固相颗粒与液相介质的配比为体积分数10%-15%。

    8、可选的,固相颗粒包括氧化铝陶瓷颗粒和铝粉颗粒中的至少一种。

    9、可选的,冷却系统还包括固相颗粒容器,固相颗粒容器与循环散热管连接,固相颗粒容器用于盛装固相颗粒,并用于在运载火箭主动段振动环境下,将固相颗粒与循环散热管内的液相介质混合,以得到混合相流体。

    10、可选的,冷却系统还包括工艺堵头,工艺堵头用于替代固相颗粒容器与循环散热管连接,以使冷却系统的循环散热管的内部在地面阶段只存在液相介质。

    11、可选的,冷却系统还包括稳压罐,稳压罐与循环散热管连接。

    12、可选的,冷却系统还包括流体电阻传感器,流体电阻传感器用于探测循环散热管内混合相流体的混合状态。

    13、与现有技术相比,本申请的有益效果是:

    14、本申请实施例提出的一种星载混合相流体回路冷却系统,包括:循环散热管、循环泵、单向阀以及压力传感器,单向阀设置在循环散热管上,压力传感器用于探测循环散热管内的压力数据,循环泵用于将混合相流体在循环散热管内循环泵送,混合相流体包括液相介质和固相颗粒,固相颗粒的粒径不小于10微米。本申请通过设计循环泵和循环散热管,利用循环泵的输送能力,将混合相流体在循环散热管内循环泵送以实现散热冷却,并通过单向阀限制管内介质返流以及压力传感器实时探测管内的压力数据,由于是在在轨失重环境条件下使用,固相颗粒不会因为重力沉淀,可将混合相流体中的固体颗粒的粒径提高,使其粒径不小于10微米,粒径的提高可减少固体颗粒物质对泵体、管道内壁的微加工损伤,进而提升整个回路的使用寿命,并且粒径提高之后,还能避免小粒径物质因团聚效应堵塞,提升了冷却系统的在轨应用效果。在无重力影响下,固相颗粒的粒径相比于地面纳米流颗粒的粒径被放大,使其粒径不小于10微米,也就是达到0.01毫米,该量级的颗粒物可通过磁流变或者液体研抛的方式进行表面研抛,降低表面粗糙度,使得固相颗粒对泵、阀、管体内部的影响最小,降低固相颗粒在固液两相混合流工作时对泵体内壁、叶轮的微加工效果。

    15、本申请还可以通过设计工艺堵头替代固相颗粒容器与循环散热管连接,使得冷却系统在地面阶段只使用纯液态冷却介质进行循环,可进行密封、力学等试验,并能够降低在地面测试、实验验证过程的难度。



    技术特征:

    1.一种星载混合相流体回路冷却系统,其特征在于,应用于在轨失重环境条件,包括:循环散热管、循环泵、单向阀以及压力传感器,所述单向阀设置在所述循环散热管上,所述压力传感器用于探测所述循环散热管内的压力数据,所述循环泵用于将混合相流体在所述循环散热管内循环泵送,所述混合相流体包括液相介质和固相颗粒,所述固相颗粒的粒径不小于10微米。

    2.根据权利要求1所述的星载混合相流体回路冷却系统,其特征在于,所述液相介质为乙二醇水溶液,所述乙二醇水溶液中乙二醇的质量分数为30%-60%。

    3.根据权利要求2所述的星载混合相流体回路冷却系统,其特征在于,所述乙二醇水溶液中所述乙二醇的质量分数为40%-50%。

    4.根据权利要求1所述的星载混合相流体回路冷却系统,其特征在于,所述固相颗粒与所述液相介质的配比为体积分数10%-25%。

    5.根据权利要求4所述的星载混合相流体回路冷却系统,其特征在于,所述固相颗粒与所述液相介质的配比为体积分数10%-15%。

    6.根据权利要求1所述的星载混合相流体回路冷却系统,其特征在于,所述固相颗粒包括氧化铝陶瓷颗粒和铝粉颗粒中的至少一种。

    7.根据权利要求1所述的星载混合相流体回路冷却系统,其特征在于,所述冷却系统还包括固相颗粒容器,所述固相颗粒容器与所述循环散热管连接,所述固相颗粒容器用于盛装所述固相颗粒,并用于在运载火箭主动段振动环境下,将所述固相颗粒与所述循环散热管内的所述液相介质混合,以得到所述混合相流体。

    8.根据权利要求7所述的星载混合相流体回路冷却系统,其特征在于,所述冷却系统还包括工艺堵头,所述工艺堵头用于替代所述固相颗粒容器与所述循环散热管连接,以使所述冷却系统的所述循环散热管的内部在地面阶段只存在所述液相介质。

    9.根据权利要求1所述的星载混合相流体回路冷却系统,其特征在于,所述冷却系统还包括稳压罐,所述稳压罐与所述循环散热管连接。

    10.根据权利要求1所述的星载混合相流体回路冷却系统,其特征在于,所述冷却系统还包括流体电阻传感器,所述流体电阻传感器用于探测所述循环散热管内所述混合相流体的混合状态。


    技术总结
    本申请实施例公开了一种星载混合相流体回路冷却系统,涉及宇航产品散热技术领域,应用于在轨失重环境条件,包括循环散热管、循环泵、单向阀以及压力传感器,循环泵用于将混合相流体在循环散热管内循环泵送,混合相流体包括液相介质和固相颗粒,固相颗粒的粒径不小于10微米。本申请利用循环泵将混合相流体在循环散热管内循环泵送实现散热冷却,由于是在在轨失重环境条件下使用,固相颗粒不会因为重力沉淀,可将固体颗粒的粒径提高,使其粒径不小于10微米,粒径的提高可减少固体颗粒物质对泵体、管道内壁的微加工损伤,进而提升整个回路的使用寿命,并且粒径提高之后,还能避免小粒径物质因团聚效应堵塞,提升了冷却系统的在轨应用效果。

    技术研发人员:王浩,赵瑞峰,王亚波,陆川
    受保护的技术使用者:成都国星宇航科技股份有限公司
    技术研发日:
    技术公布日:2024/10/24
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