[发明专利]一种适用于变重力环境下的蒸汽发生器

说明书

技术领域

本发明涉及一种变重力环境下高效轻型可靠的蒸汽发生装置，具体涉及的是一种带有多孔泡沫金属吸液芯的蒸汽发生器。

背景技术

随着空间探测活动的快速发展，热控技术和流体管理技术是空间活动和航天飞行器可靠运行的关键因素。空间中的变重力环境异于地球的重力环境。微重力环境下气泡阻滞在液体中从而加大了气液分离的难度。同时空间装备的体积和重量有限制要求，设备轻型化及高效可靠性是空间设备领域迫切需要解决的问题。

蒸汽发生器在微重力环境下的应用广泛，涉及热控技术和流体管理技术，它的可靠高效运行对空间活动影响很大。目前常用的蒸汽发生器利用液体泵输送液体，加热后通过气液分离器分离出气体并输出。此类蒸汽发生器设备复杂，体积庞大，加热效率低，气液分离效果不显著，其大量的开发应用亟需设计上的改进和优化。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，而提供一种适用于变重力环境下的质量轻、体较小的蒸汽发生器。

该蒸汽发生器将液体泵、加热装置和气液分离器功能集合为一个整体，可以有效地提高换热能力，克服微重力环境下气泡阻滞的影响，结构简单紧凑，减轻空间设备体积和重量，适用于空间流体管理和热管理技术，适合大量的开发应用。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种适用于变重力环境下的蒸汽发生器，包括壳体位于壳体一端的进液口以及位于壳体另一端的气体出口，在所述壳体内设置有加热装置，其特征在于：所述加热装置成环状布置在所述壳体内，在所述加热装置内设置有多孔泡沫金属毛细芯，在所述加热装置与多孔泡沫金属毛细芯之间间隔设置有用于蒸汽通过的槽道，该槽道与所述气体出口连通。

本发明的蒸汽发生器集成了液体泵、加热装置和气液分离器的功能，具有高效轻型可靠的优点；利用多孔泡沫金属的毛细力作用抽取液体，毛细力作用可以克服微重力环境下气泡阻滞的影响，将液体分散至腔体内部；泡沫金属的高热导率和高比表面积，增加了气泡气化核心数目和传热面积，强化换热性能；壳体内表面具有利于蒸汽通过的槽道，壳体与泡沫金属的一侧紧密结合，结构紧凑合理，提高了蒸汽发生器的热有效性，达到系统简单、成本低、安全可靠、高效换热及流体分配的目的。

本发明蒸汽发生器采用小孔径的多孔泡沫金属作为毛细芯，依靠泡沫金属的毛细力作用抽取液体，并将液体均匀分散至腔体内部，加热后形成蒸汽。泡沫金属的高热导率和高比表面积，增加了气泡气化核心数目和传热面积，强化换热性能。这种设计结构集成了液体泵、加热装置和气液分离器的功能，提高了换热能力，减小了整体的体积和重量。

蒸汽发生器壳体内表面具有适合蒸汽通过的槽道，用于加热通过泡沫金属毛细芯的液体，以及输送蒸汽至气体排出口；内表面槽道增大了换热面积，强化了换热能力。

蒸汽发生器主体部分直径范围为10 – 30 mm，长度为0.1 – 2 m。当空间有限时，蒸汽发生器主体可以做成盘管状。加热功率为2 – 10 W/cm²。

本发明采用上述技术方案，与现有技术相比具有如下优点：

1、本发明蒸汽发生器采用小孔径的多孔泡沫金属作为吸液芯，若工质为水，孔径为0.1 – 1 mm的泡沫金属可以提供7-70Pa的压力。通过吸液芯毛细力的作用抽取液体，并将液体均匀分散至吸液芯内部，加热后形成蒸汽。泡沫金属的高热导率和高比表面积，增加了气泡气化核心数目和传热面积，强化换热性能。这种设计结构集成了液体抽取和加热功能，提高了换热能力，减小了整体的体积和重量。适合空间活动和航天飞行器的应用。

2、本发明蒸汽发生器壳体内表面具有适合蒸汽通过的槽道，用于加热通过泡沫金属吸液芯的液体，以及输送蒸汽至气体排出口；内表面槽道增大了换热面积，强化了换热能力。

3、本发明的蒸汽发生器外表面装有加热装置，加热装置可以采用带状加热器或聚酰亚胺加热片等。加热装置和壳体紧密相连，结构简单紧凑，加热效率高。

4、本发明的多孔泡沫金属，可以通过孔隙剂造孔、气相沉积、电化学沉积等方法制成，制作方法简单，适合批量生产。

附图说明

图1为一种适用于变重力环境下的蒸汽发生器结构示意图；

图2为图1中A-A截面正视图；

图中 1．进液口；2．多孔泡沫金属吸液芯；3．蒸汽通道；4．蒸发器壳体；5．加热装置；6．蒸汽出口。

具体实施方式

下面结合附图进行更进一步的详细说明：