CN101730437B

CN101730437B - 用于临近空间飞行器电子设备温控的辐射散热系统

Info

Publication number: CN101730437B
Application number: CN 200810154804
Authority: CN
Inventors: 宣益民; 韩玉阁; 李强; 马伟
Original assignee: Nanjing University of Science and Technology
Current assignee: Nanjing University of Science and Technology
Priority date: 2008-10-24
Filing date: 2008-10-24
Publication date: 2013-06-05
Anticipated expiration: 2028-10-24
Also published as: CN101730437A

Abstract

本发明公开了一种临近空间飞行器电子设备温控的辐射散热系统。包括电子设备保压舱，储液罐，泵，舱内管翅式热交换器，舱内散热器用风机，辐射散热面，管路，分流阀、循环流体工质，泵的入口与储液罐的出口相连，储液罐入口与舱内管翅式热交换器的出口相连，舱外辐射面的入口与分流阀的1个出口相连，管道内部充满循环流体工质。本发明根据平流层的空间环境及电子设备热载荷状况，设置流体回路耦合式辐射散热器，将电子设备废热通过流体回路传递到舱外辐射散热面，并通过辐射散热作用将热量排散到周围大气中去，可用于平流层底部特殊的工作环境，进行大功率电子设备的散热；系统稳定，结构简单。

Description

用于临近空间飞行器电子设备温控的辐射散热系统

技术领域

本发明涉及一种散热系统，特别是一种用于临近空间飞行器电子设备温控的辐射散热系统。

背景技术

随着科学技术的迅猛发展和未来信息化作战概念的不断演化，“临近空间”(20～100千米高度的高空)这一人类过去较少涉足的空域，其战略价值逐渐受到关注，同时，临近空间飞行器凭借其综合能力较强、费用相对较低等优点，成为各国争相研发的热点，此外，一批民用、商业用途的飞行物也正日趋兴起。随着飞艇技术的发展，大功耗电子设备在平流层飞艇上的应用日趋广泛，为了保障电子设备的正常工作，必须做好相应的散热措施，然而，由于平流层独特的气温、压力等环境因素，因此平流层飞行器散热措施既不同于地面设备，也不同于大气层外的卫星等飞行物，为此，平流层飞行物设备的散热问题一直困扰着国内外的业内人士，也在很大程度上限制了大功率电子设备在平流层飞艇上的应用。目前国内对于临近空间电子设备的散热问题仍然是处于初步认识，从公开的文献资料及报道来看，截止目前为止，国内尚没有一套完整的临近空间电子设备的散热系统或方案。文献：Sang H.，James R.，Glen C.Powerbudget analysis for high altitude airships[A].AIAA，对20km高空处的环境特性进行了研究，并对一些简单结构性状的设备表面的辐射散热性能进行了分析和计算，但仅限于理论计算分析，尚未涉及工程样机的研发，与临近空间飞行器电子设备温控的辐射散热系统与质的区别。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于临近空间飞行器电子设备温控的辐射散热系统，用于临近空间飞行器的电子设备的环控需求，能够将周期性工作的大功率电子设备的温度稳定在指定工作范围内。

实现本发明目的的技术方案是：一种临近空间飞行器电子设备温控的辐射散热系统，包括电子设备保压舱，储液罐，泵，舱内管翅式热交换器，舱内散热器用风机，辐射散热面，管路，分流阀、循环流体工质，泵的入口与储液罐的出口相连，储液罐入口与舱内管翅式热交换器的出口相连，舱外辐射面的入口与分流阀的1个出口相连，管道内部充满循环流体工质。

本发明的工作原理是：根据平流层的空间环境及电子设备热载荷状况，设计一套流体回路耦合式辐射散热器，将电子设备废热通过流体回路传递到舱外辐射散热面，并通过辐射散热作用将热量排散到周围大气中去。

本发明与现有技术相比，其显著优点是：1、可用于平流层底部特殊的工作环境，进行大功率电子设备的散热；2辐射散热表面涂刷热控涂层，可以在周期性太阳热流的照射下保持稳定的净辐射散热量，从而保证散热系统的稳定性；3结构简单。流体回路和辐射散热面的材料易于选取，且易于加工制作，热控涂层可采用成熟的喷涂技术，不存在制造技术方面的问题；4在流体回路上安装温控节流阀，通过控制流经辐射散热面的流体流量来实现设备的温度控制。

附图说明

图1是本发明的应用于飞艇内部热载荷与环境换热的系统部件示意图。

图2是本发明中部件之一表面覆盖热控涂层的辐射散热面的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细描述。

结合图1，本发明的电子设备散热系统由电子设备保压舱2，储液罐7，泵10，管翅式热交换器3，风机14，辐射散热面18，管路12，分流阀14、循环流体工质6组成。

以实现电子设备35±5℃温控要求为例，说明实现本发明的具体实施步聚如下：

1、设计流体泵回路，将电子设备舱内的废热传递到外界散热面，流体回路在设备舱内2串联一个背部带风机4的管翅式换热器3，用于与设备舱内电子设备强制对流换热；

2、设计温控自适应调节系统，在流体回路外回路流进辐射散热面部分加装一个分流阀14，流体经过分流阀分流作用，一部分流进辐射散热面18，另一部分直接流入主回路；在设备舱内侧布置热电偶，根据热电偶所测得温度来确定分流阀的分流比，当温度高于35℃时，开大流进辐射换热面的流体流量，当温度低于35℃时，则减小流进辐射换热面的流体流量；

3、设计一组辐射换热面，如图2所示，辐射面板采用1～5mm的轻质铝板为基底22；正面喷涂F17有机白漆2]；背面布置一组铝质或铝合金质流体方腔通道23，用于循环流体的热排散；

4、对于辐射换热面的朝向布置，根据气球的实际大小及空间外热流的影响，得到辐射面的最佳朝向为30～60°(辐射面正面法线方向与当地水平面法线方向夹角)。

本发明实现了临近空间电子设备舱了废热传递及排散，将电子设备舱的温度控制在指定的范围内。

根据以上步骤1～4即可获得临近空间电子设备舱内的电子设备散热系统，将电子设备舱的温度控制在35±5℃范围内。

Claims

1.一种用于临近空间飞行器电子设备温控的辐射散热系统，其特征在于它包括电子设备保压舱[2]，储液罐[7]，泵[10]，管翅式热交换器[3]，风机[4]，辐射散热面[18]，管路[12]，分流阀[14]、循环流体工质[6]；硬件加连接关系为：泵的入口[9]与储液罐的出口[8]相连，储液罐入口[5]与舱内管翅式热交换器的出口相连，舱外辐射面的入口[17]与分流阀的1个出口[15]相连，管路[12]内部充满循环流体工质[6]；设计流体泵回路，将电子设备舱内的废热传递到外界散热面，流体回路在电子设备保压舱[2]内串联一个背部带风机[4]的管翅式热交换器[3]，用于与设备舱内电子设备强制对流换热。

2.根据权利要求1所述的用于临近空间飞行器电子设备温控的辐射散热系统，其特征在于：其中流体工作要求为乙二醇或乙二醇与水的混合物。

3.根据权利要求1或2所述的用于临近空间飞行器电子设备温控的辐射散热系统，其特征在于：其中辐射散热面表面要求喷涂有机白漆热控涂层，背部布置流体回路实现热量的传递。

4.根据权利要求1所述的用于临近空间飞行器电子设备温控的辐射散热系统，其特征在于：要求辐射散热面倾角即辐射面正面法线方向与当地水平面法线方向夹角最佳朝向为30～60°。

5.根据权利要求3所述的用于临近空间飞行器电子设备温控的辐射散热系统，其特征在于：其基底材料要求是1～5mm厚度的铝板或铝合金板，背部流体方腔的材料要求是0.5mm～2mm厚度的矩形截面管。