[发明专利]多汇总管式大型卧式热沉设计

说明书

【技术领域】

本发明涉及用于热真空实验的多汇总管式大型卧式热沉设计。本发明特别应用于高真空羽流实验的多汇总管式大型卧式热沉设计。

【背景技术】

热沉是空间环境模拟设备的重要组成部分，其作用是在地面上模拟空间的冷黑环境。它的温度分布均匀度将直接影响到空间环境的模拟精度。

为了使热沉壁面温度分布满足均匀性要求，当前大型热沉一般分为若干片，每一片都有各自的流量控制回路，通过调节各路的液氮、气氮或液氦流量实现热沉套表面温度分布均匀。但是，由于热沉片内部的支管流量分配是由其内部结构决定的，若热沉分片、各片结构及形状等设计不合理，整个热沉的壁面温度分布特性先天不足，则仅靠流量调节远不能使热沉壁面温度分布均匀，尽管在80年代初已提出了热沉热设计的概念，但由于缺乏必要的理论方法和设计手段，故在设计时不能较精确地计算其流量分配和温度分布，在设计各热沉片时对温度均匀分布要求无法系统考虑，而只能根据所承受的总热载荷进行粗略估算，致使在许多情况下一些热沉片局部区域温度偏高或偏低。

【发明内容】

本发明的目的是提供一种结构简单、流体流动自然、不会产生气堵、不用考虑流阻不对称、热沉降温速度快、流体封头进出的多汇总管式大型卧式热沉设计。

某大型卧式空间环境模拟器，直径5.2m，长12.6m，为使热沉温度分布均匀，设计成多汇总管式卧式热沉。热沉由数百根异型翅片管组成，将热沉分为大门热沉、舱体前部热沉、舱体后部热沉(带封头)等若干区域，每个区域沿圆周又被分成左半区和右半区两个小区，通过分区调节流量来控制热沉的温度均匀度。

多汇总管式卧式热沉主要由4根下汇液总管(1)、支管(2)、翅片(3)、4根上汇液总管(4)组成，根据吸附气体的不同，热沉壁板结构形式和选材有所不同，常用的壁板是由不锈钢支管(2)和铜翅片(3)焊接而成，其中不锈钢支管内通制冷介质，介质的种类取决于流场气体的性质，常用介质有液氮、液氢、液氦等。工作时，流体均从封头热沉下部流进、上部流出。

本发明具有的优点在于：(a)充分的利用了真空容器的有效空间；(b)卧式热沉由舱体前部热沉和舱体后部热沉(带封头)组成，有效地降低了轴向热胀冷缩应力所带来的不利；(c)上、下汇液总管各4根，将热沉等效的分成了若区域，每个区域沿圆周又被分成左半区和右半区两个小区，有效地降低了周向热胀冷缩应力所带来的不利；(d)流体在热沉内部单向流动，有效地减小了气堵现象；(e)材料采用不锈钢支管和铜翅片；(f)流量调节方便，热沉降温速度快，且温度均匀；(g)流体在封头处进出热沉，操作、维修方便。

【附图说明】

图1是多汇总管式卧式热沉结构形式

【具体实施方式】

下面结合附图来进一步说明本发明。

某大型卧式空间环境模拟器，直径5.2m，长12.6m，为使热沉温度分布均匀，设计成多汇总管式卧式热沉。热沉由数百根异型翅片管组成，将热沉分为大门热沉、舱体前部热沉、舱体后部热沉(带封头)等若干区域，每个区域沿圆周又被分成左半区和右半区两个小区，通过分区调节流量来控制热沉的温度均匀度。

工作时，流体均从封头热沉下部流进、上部流出。在舱体的上下各分布4根汇总管，像肋条一样分布的半圆形支管两端分别与上、下汇总管焊接。液氮、液氦或气氮通过下液总管送入下汇总管，液体(或汽液两相)沿支管上升，汇总到上汇总管后，从封头处排出舱外。液体或汽体的流动完全符合自然对流规律，不会形成气堵，热沉降温速度快，且温度均匀。