JP2563148B2 - 蒸発熱交換器 - Google Patents

蒸発熱交換器

Info

Publication number
JP2563148B2
JP2563148B2 JP3158589A JP15858991A JP2563148B2 JP 2563148 B2 JP2563148 B2 JP 2563148B2 JP 3158589 A JP3158589 A JP 3158589A JP 15858991 A JP15858991 A JP 15858991A JP 2563148 B2 JP2563148 B2 JP 2563148B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
heat exchanger
evaporative heat
exchanger according
medium
cooling liquid
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP3158589A
Other languages
English (en)
Other versions
JPH04227485A (ja
Inventor
ベルンハルト・ライデインゲル
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
ERUNO RAUMUFUAARUTOTEHINIKU GmbH
Original Assignee
ERUNO RAUMUFUAARUTOTEHINIKU GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ERUNO RAUMUFUAARUTOTEHINIKU GmbH filed Critical ERUNO RAUMUFUAARUTOTEHINIKU GmbH
Publication of JPH04227485A publication Critical patent/JPH04227485A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP2563148B2 publication Critical patent/JP2563148B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28DHEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D5/00Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, using the cooling effect of natural or forced evaporation
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64GCOSMONAUTICS; VEHICLES OR EQUIPMENT THEREFOR
    • B64G1/00Cosmonautic vehicles
    • B64G1/22Parts of, or equipment specially adapted for fitting in or to, cosmonautic vehicles
    • B64G1/46Arrangements or adaptations of devices for control of environment or living conditions
    • B64G1/50Arrangements or adaptations of devices for control of environment or living conditions for temperature control
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10STECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S165/00Heat exchange
    • Y10S165/911Vaporization

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、特に円筒形の容器から
成り、この容器の内部に蒸発されるべき媒体が噴射さ
れ、この容器の壁部が環状間隙を形勢するために外側の
ジャケットと内側のジャケットとから成り、この環状間
隙を冷却材が流過し、この環状間隙内に熱伝達を良好に
するための物質が設けられており、かつ冷却が蒸発され
る媒体と熱的に接触される様式の、宇宙飛行体内の熱を
導出するための少なくとも一つの積極的な液体冷却循環
系を備えた蒸発熱交換器に関する。
【0002】
【従来の技術】この様式の蒸発熱交換器(Verdampfungsw
aermeaustauscher) は刊行物『Shuttle Orbiter Flash
Evaporator』, J.R Mason およびHamilton Standard
著, 79-ENASA-14,American Society of Mechanical E
ngineers 発行から公知になっている。このような蒸発
熱交換器にあっては、多数の能動的な冷却循環系に属す
る冷却液体は蒸発される媒体と熱的に接触され、この媒
体は噴射ノズルを経て液体滴から鳴る噴射流の形で熱交
換器の内側空域或いはプロセス空域内に噴射され、この
際滴はこの空域を区画している壁部と接触し、其処で冷
却液体から熱を吸収しながら蒸発する。発生する蒸気は
流出口を経て宇宙飛行体に沿って大気に吹出される。
【0003】無重力の条件下で或いはスタート時および
着陸時の異なる加速条件下でこのような装置を使用した
際主として、蒸発される媒体と冷却循環系の冷却される
液体とが互いに接触し、極めて高い熱推移が行われると
言う問題が生じる。更に蒸発される媒体が一般に宇宙飛
行体の付加的な積載重量を犠牲にして帯行されるので、
媒体は可能な限り完全に蒸気相に転換されなければなら
ない。このような理由から、冷却液体と蒸発される媒体
間の熱伝達を改善するため特許請求の範囲の請求項1の
上位概念に記載した様式の装置にあっては、同軸状に設
けられている二つの円筒壁部によって形成されている環
状間隙の内部に、波形輪郭を有する円筒形に湾曲された
板から成りかつ一般に硬質はんだ付けにより円筒壁部と
軸方向で、即ち冷却液体の流動方向で指向して結合され
ている縦リブが設けられている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明の根底をなす課
題は、冷却液体と蒸発される媒体間の熱推移が徹底的に
改善されかつ同時に蒸発しない媒体の排出が更に低減さ
れるように、冒頭に記載した様式の蒸発熱交換器を改良
することである。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記の課題は本発明によ
り、特許請求の範囲の請求項1の特徴部に記載した特徴
によって解決される。
【0006】他の有利な本発明による構成は請求項2か
ら9に記載した。
【0007】本発明により環状間隙の内部に設けられて
いる渦流発生体によて冷却液体の持続的な渦流が達せら
れ、これに伴い壁部近傍に存在している冷却液体の冷た
い粒子と壁部から遠く離れて存在している冷却液体の温
かい粒子との熱交換器内での良好な混合と壁部表面との
緊密な接触とが達せられ、従って激しい冷却効果が達せ
られる。更に本発明による熱交換器の他の有利な構成に
より、渦流発生体は二つのジャケットの様式の配設の内
部壁部に一体的に形成されていることにより、冷却液体
とこの壁部間の熱推移が更に改善されるばかりでなく、
同時に全構造体の熱容量も増大する。この熱容量は冷却
液体循環系内の総体的に均一な時間的温度推移を可能に
する。このことは特に、冷却プロセスが冷却液体の凝固
点の近傍で行われるように構成されているので重要であ
る。不利な温度ピークによって誘起される短時間のこの
凝固点の下降はその際行われる液体−固体相推移により
容易に差し当たり局所的な、しかし副反応段階では全体
的におよぶ冷却液体管路の閉塞を招く。
【0008】更にこの構成は製造技術上も、上記のはん
だ付け作業を行わなくて済み、従ってこのような装置の
ための製造経費が著しく低減されるという利点が得られ
るばかりでなく、同時に硬質はんだ付けに必要な温度が
このような構造部分に通常使用される高強度のアルミニ
ウム合金の溶融温度の近傍に存在しており、従ってはん
だ付けの温度を極めて正確に維持しなければと言う事実
および構造部分の寸法を正確に維持しなければならない
と言う事実から生じる諸問題が回避される。
【0009】プロセス空域からの蒸発しなかった媒体の
排出の著しい低減は、本発明による熱交換器にあって蒸
発される媒体のための流入弁と流出する蒸気のための流
出口とをプロセス空域の同じ端部に設けることによって
達せられる。この構成により、流出する蒸気の流動方向
は、蒸発される媒体の噴射方向とは反対方向に指向する
ように転向される。更にこの構成並びに本発明による蒸
気熱交換器の優れた構成により、円筒形のプロセス空域
を閉じる頭部板および底板とを冷却液体が通過すること
により、蒸気により帯行され、直接流出口に噴霧される
滴を抑制するために特許請求の範囲の請求項1の上位概
念に記載した装置にあっては使用しなければならない付
加的な加熱される邪魔板を設ける必要がない。
【0010】以下に添付した図面に図示した実施例につ
き本発明を詳しく説明する。
【0011】
【実施例】図1に断面で図示し円筒形の蒸気熱交換器は
二つのジャッケトから構成されており、内側の円筒体1
とこの円筒体に対して同軸状に設けられている外側の円
筒体2とから成る。円筒体1と2の直径は、両円筒体間
に環状間隙3が形成されるように選択されている。この
環状間隙3内には渦流発生体4が設けられており、この
渦流発生体4それぞれ一体的に内側円筒体の外壁部に形
成されており、この外壁部の形状に関しては図2と3に
関連して後に詳しく説明する。熱交換器の円筒形の内側
空域或いはプロセス空域5は頭部板6および底板7で閉
じられており、これらは同様にそれぞれ二つのジャッケ
トから形成されているか或いは流れ管路を備えている。
【0012】円筒形の熱交換器の頭部板に隣接している
領域内には周面一体に配分されて流出口8が設けられて
おり、この流出口はプロセス空域5を環状空域9と結合
している。この環状空域は同様に円筒形の、円筒体1と
2に対して偏心して設けられている蒸気出口10により
形成されている。この領域は図5に横断面図で示した。
【0013】頭部板6には蒸発される媒体、此処に記載
した本発明による実施例にあっては水のための噴射ノズ
ル11が設けられている。この噴射ノズルはプロセス空
域5内に突出しており、非常時のために二つ設けられて
いる制御弁12と13を介して作動状態に置かれる。脈
動状態で作動する噴射ノズル11の噴射角度は流出口8
が噴霧領域内に存在しないように約80°の角度に設定
されて設けられている。更に頭部板6には積極的な冷却
循環で循環する冷却液体、この実施例の場合同様に水の
ための流入口14が設けられている。この流入口14は
図1に示した断面図には図示されていないが、図5には
その設置位置と共に示されている。プロセス空域5の相
対している端部において、底板7内に冷却液体のための
流出口15が設けられている。この流出口には冷却液体
の流出温度を検出するための図示していない測定器が付
加的に設けられる。
【0014】図2と3から認められるように、環状間隙
3内に設けられている渦流発生体4はその基底が六角形
の輪郭を有する縦長な形状を有している。この渦流発生
体4は、内側円筒体1から、その長辺が図2において参
照符号Kで示した矢印方向の冷却液体の流動方向に対し
て垂直に指向するように−この実施例の場合フライス加
工によって形成されている−製出されている。その際そ
の短辺は、更に図面から明瞭であるように、流動方向と
約60°の角度を形成している。渦流発生体4は連続し
たリングとして形成された横リブの形状で円筒体1を一
様に囲繞しており、この際相前後しているリングに所属
している渦流発生体は、図2〜図4に示したように、互
いに面が同じになるように位置ずれされて設けられてい
る。更に、図4の横断面図から認められるように、内側
円筒体1の内側の壁部は毛細様の構造を有している。
【0015】上記の装置の作動態様は図1において矢印
1で明瞭に示した。この矢印は個々の媒体、即ち冷却液
体と蒸発される媒体の流れを示している。
【0016】積極的な冷却循環系の要素である冷却液体
は図1に示した実施例にあっては左から右方向に蒸気熱
交換器を流過する。即ち、冷却液体は流入口14を経て
頭部板6内に到達し、此処から環状間隙3内に流入し、
其処で渦流発生体4の傍らを通って底板7へと流れ、其
処から流出口15に流れる。この流出口15から流出す
る際冷却液体はその温度が記録され、この温度が所定の
値以上に超過すると直ちに蒸発される媒体のための噴射
装置が作動される。その際蒸発される媒体は図に示して
いない貯蔵容器から制御弁12と14を経て、間欠的
に、即ち脈動作動により噴射ノズル11に流れ、此処か
ら微細に配分された液体滴の形で円筒体1の内側表面に
噴射される。その流動方向は図には参照符号『V』で示
した矢印方向で示されている。
【0017】冷却液体により帯行される熱が渦流発生体
4と内側円筒体1とを経て円筒体の熱伝達する内側表面
に放出されること、および作動していない間は1ミリバ
ール以下であるプロセス空域の僅かな圧力とにより、毛
細様構造上に存在している液体フイルムは比較的低温度
で既に遅滞なく蒸気に推移する。この蒸気−その流動方
向は図においては白抜きの矢印で示した−は圧力を約5
〜10ミリバールに上昇させ、引続き噴射方向と反対方
向で流出口8へと流れ、其処から蒸気は環状空域9と図
には示していない流出口10の弁とを経て宇宙飛行体の
周面へと導出される。この場合、頭部板6と底板7とが
それぞれ同様に熱伝達体として形成されていることによ
り、場合によっては蒸気によって帯行される、未だ蒸発
しておらずかつ両板の一つの内側表面に突当たる冷却液
体滴は後に蒸発され、従って実際に導入された冷却液体
の全量が蒸気に転換され、完全に熱導出のために働く。
【0018】蒸発される媒体をプロセス空域5内に供給
する個々の脈動作用間の脈動時間間隔は、円筒体1と頭
部板6および底板7の内側表面が改めて湿潤される以前
に、それぞれ再び完全に乾燥する程度に選択されてい
る。この際円筒体1の内側表面が毛細様に粗面化された
構造を有しているので、蒸発される液体の一様な半径方
向の配分が行われる。渦流発生体4はこの蒸発工程にあ
っては冷却液体の流動の調節に役立つのみならず、激し
い熱放出のためにも働き、同時にリブとして熱を冷却液
体から円筒体1へと伝達するために、即ち蒸発を誘起す
る表面への熱伝達のために働く。
【0019】
【発明の効果】上記のように本発明により、冷却液体と
蒸発される媒体間の熱推移が十分に改善され、また蒸発
していない媒体の導出も僅かな量となり、宇宙飛行体内
の熱挙動が著しく改善される。
【図面の簡単な説明】
【図1】蒸発熱交換器の縦断面図である。
【図2】図1に示した装置の展開した平面図である。
【図3】図2による装置の概略図である。
【図4】図1の装置の切断線IV−IVに沿った断面図
である。
【図5】図1の装置の切断線Vに沿って平面および断面
で示した図である。
【符号の説明】
1,2 円筒体 3 環状間隙 4 渦流発生体 5 プロセス空域 6 頭部板 7 底板 8 流出口 9 環状空域 10 流出口 11 噴射ノズル 12,13 制御弁 14 流入口 15 流出口

Claims (9)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 特に円筒形の容器から成り、この容器の
    内部に蒸発されるべき媒体が噴射され、この容器の壁部
    が環状間隙を形成するために外側のジャケットと内側の
    ジャケットとから成り、この環状間隙を冷却材が流過
    し、この環状間隙内に熱伝達を良好にするための物質が
    設けられており、かつ冷却液体が蒸発される媒体と熱的
    に接触される様式の、宇宙飛行体内の熱を導出するため
    の少なくとも一つの積極的な液体冷却循環系を備えた蒸
    発熱交換器において、環状間隙(3)内に縦長に形成さ
    れた渦流発生体(4)が設けられており、この渦流発生
    体の縦辺が冷却液体の流動方向と零度以外の角度を形成
    していること、および蒸発された媒体のための流出口
    (8)が容器内部に形成されているプロセス空域(5)
    の、蒸発される媒体のための流入口(11)も存在して
    いる端部領域内に設けられていることを特徴とする蒸発
    熱交換器。
  2. 【請求項2】 渦流発生体(4)が連続したリングの形
    状で形成された横リブから成ることを特徴とする請求項
    1の蒸発熱交換器。
  3. 【請求項3】 順次続いているリングに属する渦流発生
    体(4)が互いに位置ずれして設けられていることを特
    徴とする請求項2の蒸発熱交換器。
  4. 【請求項4】 渦流発生体(4)が縦長の六角形の形状
    を有していることを特徴とする請求項1から3までのい
    ずれか一つの蒸発熱交換器。
  5. 【請求項5】 渦流発生体(4)が菱形に形成されてい
    ることを特徴とする請求項1から4までのいずれか一つ
    の蒸発熱交換器。
  6. 【請求項6】 渦流発生体(4)が理想的な熱技術的な
    挙動を形成するために内側のジャケット(1)から旋盤
    加工、フライス加工或いは切削加工で製出されているこ
    とを特徴とする請求項1から5までのいずれか一つの蒸
    発熱交換器。
  7. 【請求項7】 冷却液体のための流入口および流出口
    (14,15)がそれぞれプロセス空域(5)を端部側
    で閉じている頭部板および底部板(6,7)内に設けら
    れていることを特徴とする請求項1から6までのいずれ
    か一つの蒸発熱交換器。
  8. 【請求項8】 頭部板および底部板(6,7)が同様に
    熱伝達体として形成されていることを特徴とする請求項
    7の蒸発熱交換器。
  9. 【請求項9】 噴射部に相対している側からの蒸気流の
    ための流出部が設けられており、かつ蒸気が流出する際
    にここで約90°転向されるように構成されていること
    を特徴とする請求項1から8までのいずれか一つの蒸発
    熱交換器。
JP3158589A 1990-06-29 1991-06-28 蒸発熱交換器 Expired - Fee Related JP2563148B2 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE4020755 1990-06-29
DE40207552 2002-09-06

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH04227485A JPH04227485A (ja) 1992-08-17
JP2563148B2 true JP2563148B2 (ja) 1996-12-11

Family

ID=6409349

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP3158589A Expired - Fee Related JP2563148B2 (ja) 1990-06-29 1991-06-28 蒸発熱交換器

Country Status (3)

Country Link
US (1) US5161610A (ja)
JP (1) JP2563148B2 (ja)
DE (1) DE4118196C2 (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9586703B2 (en) 2012-03-30 2017-03-07 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Cooling device for use in space environment

Families Citing this family (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5249624A (en) * 1992-11-17 1993-10-05 Her Majesty The Queen In Right Of Canada, As Represented By The Minister Of National Defence Load-following vaporizer apparatus and method
US6937471B1 (en) 2002-07-11 2005-08-30 Raytheon Company Method and apparatus for removing heat from a circuit
US7000691B1 (en) * 2002-07-11 2006-02-21 Raytheon Company Method and apparatus for cooling with coolant at a subambient pressure
US6957550B2 (en) * 2003-05-19 2005-10-25 Raytheon Company Method and apparatus for extracting non-condensable gases in a cooling system
US20050262861A1 (en) * 2004-05-25 2005-12-01 Weber Richard M Method and apparatus for controlling cooling with coolant at a subambient pressure
US20050274139A1 (en) * 2004-06-14 2005-12-15 Wyatt William G Sub-ambient refrigerating cycle
US8341965B2 (en) 2004-06-24 2013-01-01 Raytheon Company Method and system for cooling
US7254957B2 (en) * 2005-02-15 2007-08-14 Raytheon Company Method and apparatus for cooling with coolant at a subambient pressure
US20070119568A1 (en) * 2005-11-30 2007-05-31 Raytheon Company System and method of enhanced boiling heat transfer using pin fins
US20070119572A1 (en) * 2005-11-30 2007-05-31 Raytheon Company System and Method for Boiling Heat Transfer Using Self-Induced Coolant Transport and Impingements
US20070209782A1 (en) * 2006-03-08 2007-09-13 Raytheon Company System and method for cooling a server-based data center with sub-ambient cooling
US7908874B2 (en) 2006-05-02 2011-03-22 Raytheon Company Method and apparatus for cooling electronics with a coolant at a subambient pressure
US8651172B2 (en) 2007-03-22 2014-02-18 Raytheon Company System and method for separating components of a fluid coolant for cooling a structure
US7921655B2 (en) 2007-09-21 2011-04-12 Raytheon Company Topping cycle for a sub-ambient cooling system
US7934386B2 (en) * 2008-02-25 2011-05-03 Raytheon Company System and method for cooling a heat generating structure
US7907409B2 (en) 2008-03-25 2011-03-15 Raytheon Company Systems and methods for cooling a computing component in a computing rack
US10583940B2 (en) * 2015-03-03 2020-03-10 York Space Systems LLC Pressurized payload compartment and mission agnostic space vehicle including the same
CN107076407B (zh) * 2015-08-04 2020-06-12 皇家飞利浦有限公司 用于生成蒸汽的设备和方法
JP7079478B2 (ja) * 2018-05-10 2022-06-02 株式会社ニチリン 二重管式熱交換器
CN114440695B (zh) * 2022-04-02 2022-07-15 潍坊金健钛设备有限公司 一种换热器折流板的改进结构

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2958482A (en) * 1955-03-30 1960-11-01 Garrett Corp Cooling system for aircraft skin and accessories
US3986551A (en) * 1975-05-20 1976-10-19 E. I. Du Pont De Nemours And Company Heat exchanger
DE3011282C2 (de) * 1980-03-24 1985-08-08 Kernforschungsanlage Juelich Gmbh, 5170 Juelich Wärmeabsorber, insbesondere Plasmastrahlenabsorber
US4349723A (en) * 1980-04-04 1982-09-14 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Electrically heated non-toxic smoke generator
DE3834814A1 (de) * 1988-10-13 1990-04-19 Erno Raumfahrttechnik Gmbh Verdampfungswaermetauscher zum abfuehren von waerme aus raumfahrzeugen

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9586703B2 (en) 2012-03-30 2017-03-07 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Cooling device for use in space environment

Also Published As

Publication number Publication date
JPH04227485A (ja) 1992-08-17
US5161610A (en) 1992-11-10
DE4118196A1 (de) 1992-01-16
DE4118196C2 (de) 1995-07-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2563148B2 (ja) 蒸発熱交換器
US9383145B2 (en) System and method of boiling heat transfer using self-induced coolant transport and impingements
US5263536A (en) Miniature heat exchanger
TW386138B (en) Apparatus for controlling gas temperature and spray apparatus
JP2563151B2 (ja) 蒸発熱交換器
US4549407A (en) Evaporative cooling
JPH0133985Y2 (ja)
JPH034750Y2 (ja)
SU950489A1 (ru) Кристаллизатор
JP2004270967A (ja) 吸収式冷凍機
JPH0478798A (ja) 宇宙往還機における熱シンク装置
JPH05147592A (ja) 液体流れの制御装置
KR100361754B1 (ko) 압연롤 냉각방법 및 그 장치_
JPS6055684B2 (ja) 内燃機関の冷却装置
RU2088495C1 (ru) Панель обшивки, подвергающаяся значительным тепловым нагрузкам от аэродинамического нагрева
JP2006281696A (ja) 均熱装置
JPS62162847U (ja)
SU1262257A1 (ru) Испарительна камера тепловой трубы
JPH0624681Y2 (ja) 熱交換装置
JPH1194396A (ja) 熱交換装置
JPH11281214A (ja) 直接接触式製氷方法およびその装置
JPS63265752A (ja) 液体加熱装置
KR0112816Y1 (ko) 흡수식 냉난방기의 컴팩트재생기
JPH0238750U (ja)
JPS6136015A (ja) 沸騰冷却式エンジンの暖房装置

Legal Events

Date Code Title Description
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 19960716

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees