本發(fā)明涉及航天器熱控制技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種具有良好啟動性能和運(yùn)行穩(wěn)定性的環(huán)路熱管。

背景技術(shù)：

環(huán)路熱管是一種高效兩相傳熱設(shè)備，其具有高傳熱性能、遠(yuǎn)距離傳輸熱量、優(yōu)良的控溫特性和管線的可任意彎曲、安裝方便等特點(diǎn)，由于具有眾多其它傳熱設(shè)備無可比擬的優(yōu)點(diǎn)，環(huán)路熱管在航空、航天以及地面電子設(shè)備散熱等眾多領(lǐng)域中具有十分廣闊的應(yīng)用前景。

相比傳統(tǒng)熱管，環(huán)路熱管具有較多優(yōu)勢，但是目前影響其廣泛應(yīng)用的兩個技術(shù)問題是：啟動問題和運(yùn)行穩(wěn)定性問題。

(1)啟動問題：啟動問題是目前仍困擾環(huán)路熱管應(yīng)用的一個關(guān)鍵問題。啟動前蒸發(fā)器的氣液分布情況直接決定啟動的難易。當(dāng)蒸氣槽道內(nèi)充滿液體而液體干道存在蒸氣時，是最難啟動的情形，如圖2所示。因為蒸氣槽道內(nèi)的液體工質(zhì)發(fā)生核態(tài)沸騰會需要一定的過熱度，而液體干道存在蒸氣會導(dǎo)致蒸發(fā)器向儲液器漏熱過大(液體干道和儲液器的連接類似一根能高效換熱的熱管)，因此啟動所需的液體過熱度(即蒸氣槽道內(nèi)的液體溫度和儲液器內(nèi)飽和溫度之差)很難形成，啟動過程可能會達(dá)到數(shù)小時，蒸發(fā)器溫度上升可能超過30-40℃以上，甚至不能啟動。過長的啟動時間在工程應(yīng)用中是不能接受的，而蒸發(fā)器的溫度上升過高還可能使儀器設(shè)備超過溫度上限。為避免啟動困難，使液體干道和儲液器被液體充滿可以減小啟動時蒸發(fā)器向儲液器的漏熱，是一個較易實現(xiàn)的有效方法。

(2)運(yùn)行穩(wěn)定性問題：當(dāng)環(huán)路熱管運(yùn)行時，由于毛細(xì)芯徑向漏熱導(dǎo)致液體干道內(nèi)產(chǎn)生蒸發(fā)，或液體干道內(nèi)存在不凝氣體因而存在氣液界面時，均會導(dǎo)致蒸發(fā)器向儲液器的漏熱發(fā)生變化，漏熱變化最終導(dǎo)致環(huán)路熱管出現(xiàn)工質(zhì)倒流(如圖4所示)、溫度波動(如圖3和5所示)等不穩(wěn)定現(xiàn)象，最終工作溫度發(fā)生漂移，即所謂的“溫度遲滯”現(xiàn)象，如圖6所示。當(dāng)液體干道被液體充滿時，則蒸發(fā)器向儲液器漏熱不會因為氣液分布的原因發(fā)生變化，因此，使液體干道充滿液體是消除溫度遲滯，提升環(huán)路熱管穩(wěn)定性的有效辦法。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明提供了一種

具有良好啟動性能和運(yùn)行穩(wěn)定性的環(huán)路熱管，能夠使液體干道和儲液器充滿液體并保證工質(zhì)沿正向在環(huán)路熱管中循環(huán)，避免蒸發(fā)器和儲液器中存在氣液分布情況并使冷凝器處于完全激活的狀態(tài)，從而解決傳統(tǒng)環(huán)路熱管啟動難和不穩(wěn)定的問題。

有益效果：

1、止回閥環(huán)路熱管液體干道和儲液器內(nèi)充滿液體，避免蒸發(fā)器和儲液器內(nèi)最難啟動的氣液分布情況出現(xiàn)，從而提升環(huán)路熱管的啟動性能。

2、止回閥使液體干道和儲液器內(nèi)充滿液體，將可以避免運(yùn)行時毛細(xì)芯內(nèi)蒸發(fā)引起的運(yùn)行不穩(wěn)定問題，并且保證冷凝器始終處于完全激活狀態(tài)，使環(huán)路熱管工作在熱阻最小的固定熱導(dǎo)區(qū)。

3、此發(fā)明方法無需電源供給，引起的系統(tǒng)變化少，實施簡單有效，可靠性高。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的環(huán)路熱管結(jié)構(gòu)組成的示意圖。

圖2為蒸氣槽道為液體而液體干道存在蒸氣的啟動困難案例的示意圖。

圖3為劇烈的溫度波動不穩(wěn)定現(xiàn)象的曲線圖。

圖4為啟動時倒流及溫度波動的曲線圖。

圖5為毛細(xì)芯內(nèi)蒸發(fā)引起溫度波動不穩(wěn)定的曲線圖。

圖6為環(huán)路熱管的溫度遲滯現(xiàn)象的曲線圖。

其中，1-蒸發(fā)器，2-冷凝器，3-儲液器，4-蒸汽管線，5-液體管線，6-止回閥，7-毛細(xì)芯，8-液體干道，9-蒸汽槽道。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖并舉實施例，對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述。

本發(fā)明提供了一種具有良好啟動性能和運(yùn)行穩(wěn)定性的環(huán)路熱管。

本發(fā)明的環(huán)路熱管的組成包括：環(huán)路熱管主要包括蒸發(fā)器1、冷凝器2、儲液器3、蒸氣管線4、液體管線5和止回閥6。蒸發(fā)器1、蒸汽管線4、冷凝器2、液體管線5、儲液器3依次連接，形成一個環(huán)路，如圖1所示。止回閥6安裝在液體管線5上，止回閥6的進(jìn)口與冷凝器2的出口通過液體管線5連接，止回閥6的出口通過液體管線5與儲液器3的進(jìn)口連接。蒸發(fā)器1的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖1所示，液體管線5在蒸發(fā)器毛細(xì)芯7內(nèi)的一段為液體引管，液體回流管線引入到蒸發(fā)器的毛細(xì)芯7內(nèi)，這段回流管線被稱為液體引管。液體回流管線引入到蒸發(fā)器的毛細(xì)芯7內(nèi)，這段回流管線被稱為液體引管。循環(huán)運(yùn)行過程如下：液體在蒸發(fā)器中的毛細(xì)芯7外表面蒸發(fā)，吸收蒸發(fā)器外的熱量，產(chǎn)生的蒸氣從蒸氣管線4流向冷凝器，在冷凝器2中釋放熱量給熱沉冷凝成液體，最后流入儲液器3，儲液器3內(nèi)的液體工質(zhì)維持對蒸發(fā)器1內(nèi)毛細(xì)芯7的供給。

環(huán)路熱管的工作過程如下：液體在蒸發(fā)器中的毛細(xì)芯7外表面蒸發(fā)，吸收蒸發(fā)器1外的熱量，產(chǎn)生的蒸氣從蒸氣管線4流向冷凝器2，在冷凝器2中釋放熱量給熱沉冷凝成液體，最后經(jīng)過液體管線5流入儲液器3，儲液器3內(nèi)的液體工質(zhì)維持對蒸發(fā)器內(nèi)毛細(xì)芯7的供給。

止回閥6的作用是：當(dāng)管線內(nèi)的工質(zhì)正向通過閥門時(如圖1，沿箭頭方向)，閥門自動開啟，工質(zhì)可以較小阻力流經(jīng)閥門；當(dāng)管線內(nèi)的工質(zhì)逆向通過閥門(如圖1，與箭頭方向相反)，閥門自動關(guān)閉，阻止工質(zhì)回流。在環(huán)路熱管液體管線4安裝止回閥后，工質(zhì)只能以正向在環(huán)路熱管中循環(huán)，即工質(zhì)可從蒸發(fā)器1沿外回路，經(jīng)過冷凝器2流向儲液器3，但儲液器3內(nèi)工質(zhì)無法向外回路倒灌。

在環(huán)路熱管使用前進(jìn)行預(yù)處理(即加熱蒸氣管線和冷凝器管線)，通過加熱器加熱蒸汽管線4和冷凝管線5，提高管線內(nèi)飽和溫度和壓力，使該段管線內(nèi)液體流向蒸發(fā)器1，對蒸發(fā)器1、儲液器3和液體管線5進(jìn)行壓力灌注。當(dāng)液體干道8被液體充滿后，即達(dá)到了有利于啟動和運(yùn)行的氣液分布狀態(tài)。止回閥6將阻止儲液器3、液體干道8和液體管線4內(nèi)的液體流向冷凝器2，而蒸發(fā)器1內(nèi)浸潤液體的毛細(xì)芯7也會阻止液體通過蒸氣管線5流向冷凝器2。因此，止回閥6可以保障預(yù)處理后的環(huán)路熱管液體干道8和儲液器3內(nèi)充滿液體，避免蒸發(fā)器1和儲液器3內(nèi)最難啟動的氣液分布情況出現(xiàn)，從而提升環(huán)路熱管的啟動性能。使液體管線4、液體干道8和儲液器3內(nèi)充滿液體。

另外，止回閥6使液體干道8和儲液器3內(nèi)充滿液體，可以有效阻止工質(zhì)從液體干道8和儲液器3向冷凝器反向流動，避免冷凝器2換熱面積減小，阻止液體回流引起的傳熱性能惡化。

綜上所述，以上僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并非用于限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種具有良好啟動性能和運(yùn)行穩(wěn)定性的環(huán)路熱管。使用本發(fā)明能夠使液體干道和儲液器充滿液體并保證工質(zhì)沿正向在環(huán)路熱管中循環(huán)，避免蒸發(fā)器和儲液器中存在氣液分布情況并使冷凝器處于完全激活的狀態(tài)，從而解決傳統(tǒng)環(huán)路熱管啟動難和不穩(wěn)定的問題。

技術(shù)研發(fā)人員：張紅星;米珉;苗建印;丁汀;何江;陳陽
受保護(hù)的技術(shù)使用者：北京空間飛行器總體設(shè)計部
技術(shù)研發(fā)日：2017.03.23
技術(shù)公布日：2017.08.18