RU2311323C2 - Heat-transferring device of a satellite - Google Patents

Heat-transferring device of a satellite

Info

Publication number
RU2311323C2
RU2311323C2 RU2006101956/11A RU2006101956A RU2311323C2 RU 2311323 C2 RU2311323 C2 RU 2311323C2 RU 2006101956/11 A RU2006101956/11 A RU 2006101956/11A RU 2006101956 A RU2006101956 A RU 2006101956A RU 2311323 C2 RU2311323 C2 RU 2311323C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
evaporators
input
output
accumulator
common
Prior art date
Application number
RU2006101956/11A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2006101956A (en
Inventor
Владимир Афанасьевич Бартенев (RU)
Владимир Афанасьевич Бартенев
Владимир Петрович Акчурин (RU)
Владимир Петрович Акчурин
Юрий Матвеевич Голованов (RU)
Юрий Матвеевич Голованов
Геннадий Валерьевич Дмитриев (RU)
Геннадий Валерьевич Дмитриев
Александр Евгеньевич Дюдин (RU)
Александр Евгеньевич Дюдин
Олег В чеславович Загар (RU)
Олег Вячеславович Загар
Сергей Михайлович Роскин (RU)
Сергей Михайлович Роскин
Олег Валентинович Шилкин (RU)
Олег Валентинович Шилкин
Валерий Васильевич Двирный (RU)
Валерий Васильевич Двирный
Original Assignee
Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственное объединение прикладной механики им. академика М.Ф. Решетнева"
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 Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственное объединение прикладной механики им. академика М.Ф. Решетнева" filed Critical Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственное объединение прикладной механики им. академика М.Ф. Решетнева"
Priority to RU2006101956/11A priority Critical patent/RU2311323C2/en
Publication of RU2006101956A publication Critical patent/RU2006101956A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2311323C2 publication Critical patent/RU2311323C2/en

Links

Images

Abstract

FIELD: thermal control systems, primarily for telecommunication satellites.
SUBSTANCE: claimed device contains closed two-phased contour, filled with low boiling point heat carrier (ammonia). The contour includes capacitor with input and output, evaporators, having common input and common output, and hydro-accumulator, installed closely to common input of evaporators, all interconnected by pipelines. Hydro-accumulator has body, which has mutually opposite input and output, connected respectively to output of capacitor and to common input of evaporators, mesh fuse, positioned inside the body near its walls, and electric heater. Capacitor is attached to covers of radiator. Evaporators, in body of which capillary pumps are installed, are connected to thermostatted panel and installed hydraulically in parallel. After common output of evaporators, direct action pressure regulator is additionally installed, connected by its input to common output of evaporators, and by its output - to input of capacitor. Inside the body of hydro-accumulator to its input a branch pipe is connected with output aperture close to fuse zone, positioned near the output. Aforementioned branch pipe has additional contact apertures with fuse in its zone, positioned near the input. Electric heater is installed on external surface of hydro-accumulator near its input. In the zone positioned near the output the fuse is made with smaller cells compared to its remaining part.
EFFECT: ensured reliability of device in all modes of operation (heat emission) of devices under conditions of satellite operation.
3 dwg

Description

Изобретение относится к космической технике, в частности к системам обеспечения требуемого теплового режима телекоммуникационных спутников, и создано авторами в порядке выполнения служебного задания.The invention relates to space technology, in particular to systems for providing the required thermal regime of telecommunication satellites, and was created by the authors in the order of performance of a job.

Известны теплопередающие устройства согласно материалам:Known heat transfer devices according to the materials:

1) монографии: А.А. Никонов, Г.А. Горбенко, В.Н. Блинков. Теплообменные контуры с двухфазным теплоносителем для систем терморегулирования космических аппаратов. М.: Центр научно-технической информации «Поиск», 1991 г., стр.63-66, рис.3.6 на стр.112;1) monographs: A.A. Nikonov, G.A. Gorbenko, V.N. Blinkov. Heat exchanging circuits with a two-phase coolant for spacecraft thermal control systems. M .: Center for scientific and technical information "Search", 1991, pp. 63-66, Fig. 3.6 on p. 112;

2) патенту США № 5944092 [2];2) US patent No. 5944092 [2];

3) патенту РФ № 2196079 [3].3) RF patent No. 2196079 [3].

которые представляют замкнутый двухфазный контур с испарителем, выполняющим одновременно две функции:which represent a closed two-phase circuit with an evaporator that simultaneously performs two functions:

- воспринимает избыточное тепло от работающего прибора, установленного на панели;- perceives excess heat from a working device installed on the panel;

- действует как насос в результате наличия в испарителе высокоэффективной с точки зрения преодолевания гидравлического сопротивления при движении теплоносителя (например, аммиака) в контуре капиллярного насоса, выполненного из пористого никеля (или титана).- acts as a pump as a result of the presence in the evaporator highly effective from the point of view of overcoming hydraulic resistance during the movement of a coolant (for example, ammonia) in the circuit of a capillary pump made of porous nickel (or titanium).

В составе спутника для обеспечения минимально возможной массы стараются выполнить минимальное количество панелей с размещением на каждой из них максимального количества приборов. Это обуславливает прикрепление к обшивкам панелей соответствующего количества гидравлически параллельно соединенных испарителей (два и более параллельных испарителей). В условиях эксплуатации, как правило, часть приборов находится в «холодном» резерве, а работающие приборы могут согласно циклограммам их работы выделять тепло от минимально возможного количества до максимально возможного.As part of the satellite, to ensure the minimum possible mass, they try to perform the minimum number of panels with the maximum number of devices placed on each of them. This leads to the attachment to the panel skin of the corresponding number of hydraulically parallel connected evaporators (two or more parallel evaporators). Under operating conditions, as a rule, some devices are in the “cold” reserve, and operating devices can, according to the sequence diagrams of their operation, generate heat from the minimum possible to the maximum possible.

Проведенные авторами экспериментальные данные показывают, например, когда два испарителя соединены параллельно и один из приборов, установленных на панели напротив испарителей, работает в режиме минимального тепловыделения, а другой прибор не функционирует, происходит высыхание капиллярной структуры (капиллярного насоса) испарителя и теплопередающее устройство выходит из строя: в результате небольшого тепловыделения образуются пары аммиака с относительно низкой температурой и соответственно с относительно невысокой плотностью и эти пары, поступив в каналы радиатора - в магистраль конденсатора - на начальном же участке радиатора превращаются в жидкую фазу, а поступающие следующие порции пара предыдущие порции, превращенные в жидкую фазу, двигают по магистрали по направлению к выходу радиатора и одновременно сами превращаясь в жидкую фазу; и таким образом большая часть имеющейся жидкой фазы аммиака, находящейся в полости гидроаккумулятора, от гидроаккумулятора до работающего испарителя, испаряется и транспортируется в магистраль конденсатора - в каналы радиатора и происходит высыхание капиллярной структуры испарителя (т.к. количество заправленного в контур аммиака с точки зрения обеспечения нормального функционирования устройства как двухфазного контура ограничено сверху и определяется величиной максимально возможного подвода тепла к испарителям, а конструктивно и функционально объем канала радиатора реализуется таким, что он может вмещать в себя большую часть заправленного объема аммиака).The experimental data carried out by the authors show, for example, when two evaporators are connected in parallel and one of the devices installed on the panel opposite the evaporators works in minimum heat and the other device does not function, the capillary structure (capillary pump) of the evaporator dries and the heat transfer device exits system: as a result of a small heat release, ammonia vapors are formed with a relatively low temperature and, accordingly, with a relatively low density and These pairs, entering the radiator channels — the condenser line — in the initial section of the radiator, turn into the liquid phase, and the next portions of steam entering the next portion, converted into the liquid phase, move along the line towards the radiator outlet and simultaneously turn into the liquid phase ; and thus, most of the available liquid phase of ammonia in the cavity of the accumulator, from the accumulator to the working evaporator, is evaporated and transported to the condenser line - to the radiator channels and the capillary structure of the evaporator dries out (because the amount of ammonia charged into the circuit ensuring the normal functioning of the device as a two-phase circuit is limited from above and is determined by the maximum possible heat supply to the evaporators, and structurally Functionally, the volume of the radiator channel is realized in such a way that it can accommodate most of the charged volume of ammonia).

Таким образом, общим существенным недостатком известных устройств является недостаточно высокая надежность обеспечения их работоспособности, когда испарители теплопередающего устройства соединены гидравлически параллельно и на панелях напротив испарителям установлены приборы, работающие по различным циклограммам с тепловыделениями от минимально возможного до максимального.Thus, a common significant drawback of the known devices is the insufficiently high reliability of ensuring their operability when the evaporators of the heat transfer device are connected hydraulically in parallel and on the panels opposite the evaporators are installed devices operating according to different cyclograms with heat dissipation from the minimum to the maximum.

Анализ источников информации по патентной и научно-технической литературе показал, что наиболее близким по технической сущности прототипом предлагаемого технического решения является теплопередающее устройство согласно [1].An analysis of the sources of information on patent and scientific and technical literature showed that the prototype of the proposed technical solution closest in technical essence is a heat transfer device according to [1].

Известное теплопередающее устройство, представляющее из себя замкнутый двухфазный контур (см. фиг.3), заправленный соответствующим количеством теплоносителя - аммиаком, включает следующие элементы:Known heat transfer device, which is a closed two-phase circuit (see figure 3), charged with the appropriate amount of coolant - ammonia, includes the following elements:

- соединительные трубопроводы 1;- connecting pipelines 1;

- испаритель 2, соединенный с термостатируемой поверхностью прибора 8; в корпусе испарителя установлена капиллярная вставка (капиллярный насос), капиллярная структура которой изготовлена из пористого никеля;- evaporator 2 connected to a thermostatic surface of the device 8; a capillary insert (capillary pump) is installed in the evaporator body, the capillary structure of which is made of porous nickel;

- конденсатор 5, который крепится к поверхности радиатора, излучающего в условиях орбитального функционирования тепло, выделившееся в магистралях конденсатора;- a condenser 5, which is attached to the surface of the radiator, radiating under conditions of orbital functioning, the heat released in the lines of the condenser;

- гидроаккумулятор 6 (6.4 и 6.5 - зоны с жидкой и паровой фазами теплоносителя);- accumulator 6 (6.4 and 6.5 - zones with liquid and vapor phases of the coolant);

- электрообогреватель 10, установленный на наружной поверхности гидроаккумулятора 6.- electric heater 10 mounted on the outer surface of the accumulator 6.

Как было указано выше, существенным недостатком известного устройства является недостаточно высокая надежность обеспечения его работоспособности, когда испарители теплопередающего устройства соединены гидравлически параллельно и на панелях напротив испарителей установлены приборы, работающие по различным циклограммам с тепловыделениями от минимально возможного до максимального.As mentioned above, a significant drawback of the known device is the insufficiently high reliability of its operability when the evaporators of the heat transfer device are connected hydraulically in parallel and on the panels opposite the evaporators are installed devices operating according to different cyclograms with heat dissipation from the lowest possible to the highest.

Целью предлагаемого авторами технического решения является устранение вышеперечисленного существенного недостатка.The aim of the proposed technical solution is to eliminate the above significant drawback.

Поставленная цель достигается выполнением теплопередающего устройства таким образом, что дополнительно после общего выхода испарителей установлен регулятор давления прямого действия, соединенный своим входом с общим выходом испарителей, выходом - с входом конденсатора, а внутри корпуса гидроаккумулятора к входу присоединен патрубок с выходным отверстием вблизи фитиля, расположенного в зоне выхода, причем патрубок имеет дополнительные отверстия в зоне контакта с фитилем, расположенным в зоне входа, при этом электрообогреватель установлен на наружной поверхности гидроаккумулятора в районе его входа, а фитиль, расположенный в зоне выхода, выполнен с более мелкими ячейками, чем в остальной части (т.е. для обеспечения нормального функционирования устройства, установленного на спутнике, как в условиях наземных испытаний, так и в условиях орбитального функционирования: гидроаккумулятор установлен вертикально входным штуцером, направленным вверх, выходным штуцером - направленным вниз, причем внутри корпуса к входному штуцеру присоединен патрубок с выходным отверстием вблизи фитиля, расположенного в нижней части, имеющей отверстия в зоне контакта с фитилем, расположенным в верхней части, при этом электрообогреватель установлен на наружной поверхности верхнего днища, а фитиль в нижней части корпуса выполнен с более мелкими ячейками, чем в остальной части), что и является, по мнению авторов, существенными отличительными признаками предлагаемого авторами технического решения.This goal is achieved by the implementation of the heat transfer device in such a way that, after the general output of the evaporators, a direct-acting pressure regulator is installed, connected by its input to the general output of the evaporators, by the output to the condenser input, and a pipe with an outlet near the wick located near the wick located in the body of the hydraulic accumulator in the exit zone, and the pipe has additional holes in the zone of contact with the wick located in the entrance zone, while the electric heater is installed it is covered on the external surface of the accumulator in the area of its entrance, and the wick located in the exit zone is made with smaller cells than in the rest (i.e., to ensure the normal functioning of the device mounted on the satellite, both in the conditions of ground tests, and in conditions of orbital functioning: the hydraulic accumulator is installed vertically with an inlet fitting directed upward, an outlet nozzle - directed downward, and a pipe with an outlet wb is connected to the inlet fitting inside the housing lick of the wick located in the lower part having openings in the contact zone with the wick located in the upper part, while the electric heater is installed on the outer surface of the upper bottom, and the wick in the lower part of the body is made with smaller cells than in the rest), which and is, according to the authors, the essential distinguishing features of the proposed technical solution by the authors.

В результате анализа, проведенного авторами известной патентной и научно-технической литературы, предложенное сочетание существенных отличительных признаков заявляемого технического решения в известных источниках информации не обнаружено и, следовательно, известные технические решения не проявляют тех же свойств, что в заявляемом теплопередающем устройстве.As a result of the analysis conducted by the authors of the well-known patent and scientific and technical literature, the proposed combination of significant distinguishing features of the claimed technical solution was not found in the known sources of information and, therefore, the known technical solutions do not exhibit the same properties as in the claimed heat transfer device.

Предлагаемое теплопередающее устройство спутника (см. фиг.1 и 2, где изображена его принципиальная схема) представляет из себя замкнутый двухфазный контур, заправленный соответствующим количеством низкокипящего теплоносителя, например аммиака, и включает в себя следующие элементы:The proposed heat transfer device of the satellite (see Figs. 1 and 2, where its schematic diagram is shown) is a closed two-phase circuit, charged with an appropriate amount of a low-boiling coolant, such as ammonia, and includes the following elements:

- соединительные трубопроводы 1, расположенные между испарителями 2 и 3, регулятором давления прямого действия 4, конденсатором 5, гидроаккумулятором 6;- connecting pipelines 1 located between the evaporators 2 and 3, direct pressure regulator 4, condenser 5, accumulator 6;

- конденсатор 5 имеет по одному входу и выходу; выполнен в виде профильного трубопровода с полками, встроен в сотовую панель и полками прикреплен к обшивкам радиатора с двусторонним излучением;- the capacitor 5 has one input and output; made in the form of a profile pipeline with shelves, built into the honeycomb panel and shelves attached to the radiator sheaths with double-sided radiation;

- испарители 2 и 3 соединены с термостатируемой сотовой панелью 7, на которой напротив испарителей установлены термовыделяющие приборы 8 (8.1 и 8.2), 9; испарители установлены гидравлически параллельно и имеют один общий вход и один общий выход; в корпусе каждого испарителя установлен (см. фиг.2) капиллярный насос 2.1 (капиллярная вставка, выполненная из пористого, например, никеля);- evaporators 2 and 3 are connected to a thermostatically controlled honeycomb panel 7, on which heat-generating devices 8 (8.1 and 8.2), 9 are installed opposite the evaporators; evaporators are mounted hydraulically in parallel and have one common input and one common output; in the case of each evaporator installed (see figure 2) a capillary pump 2.1 (capillary insert made of porous, for example, Nickel);

- гидроаккумулятор 6 установлен вблизи общего входа испарителей и содержит: корпус цилиндрической формы с входным и выходным штуцерами; фитиль 6.1, расположенный внутри корпуса в нижней части его (10 - электрообогреватель); причем для повышения гарантированного сбора как можно большей массы жидкой фазы как в условиях наземных испытаний, так и в условиях орбитального функционирования (в условиях невесомости) вблизи выхода из гидроаккумулятора, что благоприятно скажется на работе испарителей в части предотвращения режима высыхания капиллярных насосов, гидроаккумулятор 6 установлен вертикально входным штуцером, направленным вверх (применительно монтажа теплопередающего устройства на спутнике для условий работы устройства при наземных испытаниях спутника), выходным штуцером - направленным вниз и причем внутри корпуса к входному штуцеру присоединен патрубок 6.2 с выходным отверстием вблизи фитиля 6.1, расположенного в нижней части гидроаккумулятора, имеющей отверстия (см. вид Б на фиг.2) в зоне контакта с фитилем 6.3, расположенным в верхней части; при этом электрообогреватель 10 приклеен к наружной поверхности верхней части корпуса: в результате такой установки электрообогревателя (более теплые стенки в верхней части корпуса по сравнению с остальной частью), наличия патрубка (жидкая фаза поступает в нижнюю часть внутреннего объема гидроаккумулятора) и соответствующих фитилей (фитиль в нижней части корпуса выполнен с более мелкими ячейками, чем в остальной части) в условиях орбитального функционирования гарантированно большая масса теплоносителя, свободная от паров в случае наличия их в поступившем теплоносителе, будет в фитиле у выходного штуцера гидроаккумулятора; кроме того, мощность электрообогревателя расходуется только на нагрев и образование паров теплоносителя, находящегося в верхней части, и практически минимизируется прогрев требуемой для нормального функционирования испарителей переохлажденной жидкой фазы, поступающей из конденсатора, а затем подаваемого на общий вход испарителей;- the accumulator 6 is installed near the common entrance of the evaporators and contains: a cylindrical body with inlet and outlet fittings; wick 6.1, located inside the housing in the lower part of it (10 - electric heater); moreover, to increase the guaranteed collection of the largest possible mass of the liquid phase both under terrestrial tests and in conditions of orbital functioning (under zero gravity) near the outlet of the accumulator, which will favorably affect the operation of evaporators in terms of preventing the drying of capillary pumps, the accumulator 6 is installed vertically with the upstream inlet fitting (with respect to mounting the heat transfer device on the satellite for the device operating conditions during ground tests, the satellite ), the outlet fitting is directed downward and, inside the case, a nozzle 6.2 is connected to the inlet fitting with an outlet in the vicinity of the wick 6.1 located in the lower part of the accumulator having openings (see view B in Fig. 2) in the contact zone with the wick 6.3 located at the top; wherein the electric heater 10 is glued to the outer surface of the upper part of the housing: as a result of such installation of the electric heater (warmer walls in the upper part of the housing compared to the rest), the presence of a pipe (the liquid phase enters the lower part of the internal volume of the accumulator) and the corresponding wicks (wick in the lower part of the case it is made with smaller cells than in the rest of the part) under conditions of orbital functioning, a large mass of the coolant is guaranteed, free of vapors in the case of tions received by them in the coolant will be in the wick at the outlet nozzle accumulator; in addition, the power of the electric heater is consumed only for heating and the formation of vapor of the coolant located in the upper part, and the heating of the supercooled liquid phase required for normal operation of the evaporators coming from the condenser, and then supplied to the common input of the evaporators, is minimized;

- регулятор давления прямого действия 4; установлен после общего выхода испарителей; соединен своим входом с общим выходом испарителей, а выходом - с входом конденсатора 5; регулятор давления 4 при максимальном тепловыделении приборов полностью открыт, а при минимально возможном тепловыделении приборов сообщает паровую полость испарителей с магистралью конденсатора при превышении давления паров в полости испарителя определенной величины и обеспечивает повышение давления паров, образующихся в паровых каналах испарителя (или испарителей), и, следовательно, повышает температуру их испарения в результате реализации работы прибора при более повышенной температуре; в результате периодической работы регулятора в магистраль конденсатора поступают порции пара с относительно высокой температурой и давлением и, следовательно, указанные порции полностью превращаются в жидкую фазу достаточно далеко от входа конденсатора, что обеспечивает достаточный объем жидкого теплоносителя до испарителей и исключает высыхание капиллярного насоса (капиллярных насосов) при минимальных тепловыделениях работающих приборов;- direct pressure regulator 4; installed after the general exit of evaporators; connected by its input to the common output of the evaporators, and the output to the input of the condenser 5; the pressure regulator 4 is completely open at the maximum heat dissipation of the devices, and at the minimum possible heat dissipation of the devices it informs the vapor cavity of the evaporators with the condenser line when the vapor pressure in the cavity of the evaporator exceeds a certain value and provides an increase in the vapor pressure generated in the vapor channels of the evaporator (or evaporators), and, therefore, increases the temperature of their evaporation as a result of the implementation of the operation of the device at a higher temperature; as a result of periodic operation of the regulator, portions of steam with a relatively high temperature and pressure enter the condenser line and, therefore, these portions completely turn into the liquid phase far enough from the inlet of the condenser, which ensures a sufficient volume of the coolant to the evaporators and eliminates the drying of the capillary pump (capillary pumps ) with minimal heat emission from working devices;

- кроме того, наличие регулятора обеспечивает плавное (без всплеска) повышение температуры испарителя (испарителей) и приборов до установившего значения при запуске устройства в результате наличия в паровой полости испарителей только паров теплоносителя;- in addition, the presence of a controller provides a smooth (without a surge) increase in the temperature of the evaporator (s) and devices to a fixed value when the device starts up as a result of the presence of only coolant vapor in the vapor cavity of the evaporators;

- электрообогреватель 10 предназначен для изменения давления паров в полости гидроаккумулятора с целью регулирования изменения холодопроизводительности радиатора в соответствии с величинами тепловыделений приборов путем соответствующего смещения линии раздела «пар-жидкость» теплоносителя в магистрали конденсатора, тем самым изменяя эффективную температуру и эффективную площадь излучения радиатора.- the electric heater 10 is designed to change the vapor pressure in the cavity of the accumulator in order to regulate the change in the cooling capacity of the radiator in accordance with the heat dissipation of devices by correspondingly shifting the vapor-liquid interface in the condenser line, thereby changing the effective temperature and effective area of the radiator radiation.

Все стыки между соединительными трубопроводами и другими элементами теплопередающего устройства - сварные, что обеспечивает высокую степень герметичности полости с аммиаком.All joints between connecting pipelines and other elements of the heat transfer device are welded, which provides a high degree of tightness of the cavity with ammonia.

Оптимальная компоновка теплопередающего устройства на спутнике следующая и обусловлена необходимостью его нормального функционирования как в условиях наземных испытаний, так и в условиях орбитального функционирования спутника, поэтому:The optimal arrangement of the heat transfer device on the satellite is the following and is due to the need for its normal functioning both in the conditions of ground tests and in the conditions of the orbital functioning of the satellite, therefore:

- расположение на спутнике регулятора прямого действия и испарителей относительно к уровню Земли - произвольное; испарители должны быть установлены ниже гидроаккумулятора;- the location on the satellite of a direct-acting regulator and evaporators relative to the level of the Earth is arbitrary; evaporators must be installed below the accumulator;

- гидроаккумулятор относительно к уровню Земли должен быть расположен вертикально (входным штуцером, направленным вверх);- the accumulator relative to the level of the Earth should be located vertically (upstream inlet fitting);

- радиатор: вход магистрали конденсатора находится в верхней относительно Земли части радиатора, а выход - в нижней части, установленного выше уровня входа гидроаккумулятора и общего входа (входов) испарителей; смежные участки конденсатора выполнены наиболее протяженными и они расположены горизонтально относительно к уровню Земли.- radiator: the input of the condenser line is located in the upper part of the radiator relative to the Earth, and the output is in the lower part, installed above the input level of the hydraulic accumulator and the general input (inputs) of the evaporators; adjacent sections of the capacitor are made the longest and they are located horizontally relative to the level of the Earth.

Работа теплопередающего устройства происходит следующим образом.The operation of the heat transfer device is as follows.

Тепло, выделяющееся при работе прибора (приборов), теплопроводностью передается обшивке сотовой панели, далее, через полки и стенки корпуса испарителя к пористой структуре капиллярного насоса, в результате чего теплоноситель, находящийся в свободных порах, нагревается, а затем испаряется вблизи наружной поверхности капиллярного насоса и поступает в полость испарителя и далее в полость соединительного трубопровода до регулятора давления прямого действия. При достижении определенного значения давления паров, соответствующего значению минимально допустимой температуры кипения теплоносителя (например, 30°С), и, следовательно, выше минимально допустимой рабочей температуры прибора, регулятор открывается и начинается циркуляция паров в магистраль конденсатора, где происходит превращение паров в жидкую фазу - выделившееся при конденсации паров тепло передается стенкам радиатора и излучается в космическое пространство в условиях орбитального функционирования (при наземных условиях радиатор обдувается сухим воздухом и избыточное тепло от радиаторов передается воздушному потоку).The heat released during the operation of the device (s) is transferred through the thermal conductivity to the honeycomb panel skin, then through the shelves and walls of the evaporator body to the porous structure of the capillary pump, as a result of which the coolant in the free pores is heated and then evaporates near the outer surface of the capillary pump and enters the cavity of the evaporator and then into the cavity of the connecting pipe to the pressure regulator direct action. Upon reaching a certain value of vapor pressure corresponding to the minimum admissible boiling point of the coolant (for example, 30 ° C), and, therefore, above the minimum permissible operating temperature of the device, the controller opens and vapor circulation begins in the condenser line, where the vapor is converted into the liquid phase - the heat released during condensation of the vapor is transferred to the walls of the radiator and is radiated into outer space under conditions of orbital functioning (under ground conditions, the radiator p blown dry with air and excess heat is transferred from the radiator to the air flow).

В результате соответствующей работы электрообогревателя изменяется давление паров в паровой полости гидроаккумулятора и регулируется зона затопления жидкой фазой магистрали конденсатора путем подачи (или обратного поступления) из гидроаккумулятора соответствующего количества жидкого теплоносителя, тем самым обеспечивая холодопроизводительность радиатора, соответствующую тепловыделению приборов.As a result of the corresponding operation of the electric heater, the vapor pressure in the vapor cavity of the accumulator changes and the zone of flooding of the condenser line with the liquid phase is regulated by supplying (or returning) the corresponding amount of liquid coolant from the accumulator, thereby ensuring the radiator's cooling capacity corresponding to the heat dissipation of the devices.

При максимальном тепловыделении приборов давление паров в испарителе и, следовательно, их температура максимально допустимая (например, 40°С), регулятор открыт полностью, зона образования границы «пар-жидкая фаза» находится вблизи выхода из магистрали конденсатора, холодопроизводительность радиатора также максимальная и согласуется с вышеуказанным тепловыделением приборов.At maximum heat dissipation of devices, the vapor pressure in the evaporator and, therefore, their maximum temperature (for example, 40 ° C), the regulator is fully open, the zone of formation of the vapor-liquid phase boundary is near the exit from the condenser line, the radiator's cooling capacity is also maximum and is consistent with the above heat emission devices.

В случае работы только части приборов, причем с минимальным тепловыделением, в результате начала работы регулятора только при достаточно высоком давлении паров (т.е. при достаточно высокой их температуре) и, следовательно, обеспечения границы «пар-жидкая фаза» достаточно далеко от входа конденсатора и в результате обеспечения накопления основной массы жидкой фазы теплоносителем в районе выхода из гидроаккумулятора в результате наличия в нем соответствующего патрубка и фильтра с более мелкими ячейками, а также расположения электрообогревателя на верхнем днище гидроаккумулятора, образуется достаточный объем жидкой фазы для полного заполнения жидкой фазой от гидроаккумулятора до жидкостных полостей испарителей и исключается высыхание испарителей.In the case of operation of only part of the devices, with minimal heat emission, as a result of the start of the regulator operation only at a sufficiently high vapor pressure (that is, at a sufficiently high temperature) and, therefore, ensuring the vapor-liquid phase boundary is sufficiently far from the entrance the condenser and as a result of the accumulation of the bulk of the liquid phase by the coolant in the area of exit from the accumulator as a result of the presence in it of a corresponding pipe and filter with smaller cells, as well as the location of the electric heater evatelya accumulator on the upper bottom, is formed a sufficient amount of liquid phase to completely fill the liquid phase from the accumulator to the fluid cavities evaporators and drying excluded evaporators.

Таким образом, как видно из вышеизложенного, в результате выполнения теплопередающего устройства согласно предложенному авторами техническому решению обеспечивается надежная работа его во всех режимах работы (тепловыделений) приборов в условиях эксплуатации спутника, т.е. тем самым достигаются целей изобретения.Thus, as can be seen from the foregoing, as a result of the implementation of the heat transfer device according to the technical solution proposed by the authors, its reliable operation is ensured in all operating modes (heat dissipation) of devices under satellite operating conditions, i.e. thereby achieving the objectives of the invention.

В настоящее время предложенное авторами техническое решение проходит экспериментальную отработку. Предварительные данные испытаний подтверждают выполнение целей изобретения.At present, the technical solution proposed by the authors is undergoing experimental testing. Preliminary test data confirm the fulfillment of the objectives of the invention.

Предложенное авторами теплопередающее устройство в дальнейшем предполагается использовать в перспективных телекоммуникационных спутниках.The heat transfer device proposed by the authors is supposed to be used in future telecommunication satellites.

Claims (1)

Теплопередающее устройство спутника, содержащее замкнутый двухфазный контур, заправленный низкокипящим теплоносителем, включающий в себя сообщенные между собой трубопроводами конденсатор, имеющий вход и выход, испарители, имеющие общий вход и общий выход, и гидроаккумулятор, установленный вблизи общего входа испарителей, содержащий корпус, имеющий взаимно противоположные вход и выход, соединенные соответственно с выходом конденсатора и общим входом испарителей, сетчатый фитиль, расположенный внутри корпуса вблизи его стенок, и электрообогреватель, при этом конденсатор прикреплен к обшивкам радиатора, а испарители, в корпусе которых установлены капиллярные насосы, соединены с термостатируемой панелью, установлены гидравлически параллельно, отличающееся тем, что после общего выхода испарителей дополнительно установлен регулятор давления прямого действия, соединенный своим входом с общим выходом испарителей, а выходом - с входом конденсатора, при этом внутри корпуса гидроаккумулятора к его входу присоединен патрубок с выходным отверстием вблизи зоны фитиля, расположенной у выхода, причем патрубок имеет дополнительные отверстия контакта с фитилем в его зоне, расположенной у входа, а электрообогреватель установлен на наружной поверхности гидроаккумулятора в районе его входа, при этом в зоне, расположенной у выхода, фитиль выполнен с более мелкими ячейками, чем в остальной его части.A satellite heat-transfer device containing a closed two-phase circuit charged with a low-boiling coolant, including a condenser connected with each other by pipelines having an input and an output, evaporators having a common input and a common output, and a hydraulic accumulator installed near the common entrance of the evaporators, containing a housing opposite input and output connected respectively to the output of the condenser and the common input of the evaporators, a mesh wick located inside the housing near its walls, and an electric rooheater, while the condenser is attached to the casing of the radiator, and the evaporators, in the case of which capillary pumps are installed, are connected to a thermostatic panel, installed hydraulically in parallel, characterized in that after the general output of the evaporators, a direct pressure regulator is additionally connected, connected to its input with a common output evaporators, and with an outlet with a condenser inlet; in this case, a pipe with an outlet near the zone of the wick is connected to its input inside the accumulator casing married at the exit, and the pipe has additional holes for contact with the wick in its area located at the entrance, and the heater is installed on the outer surface of the accumulator in the area of its entrance, while in the area located at the exit, the wick is made with smaller cells than in the rest of it.
RU2006101956/11A 2006-01-24 2006-01-24 Heat-transferring device of a satellite RU2311323C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2006101956/11A RU2311323C2 (en) 2006-01-24 2006-01-24 Heat-transferring device of a satellite

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2006101956/11A RU2311323C2 (en) 2006-01-24 2006-01-24 Heat-transferring device of a satellite

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2006101956A RU2006101956A (en) 2007-08-10
RU2311323C2 true RU2311323C2 (en) 2007-11-27

Family

ID=38510580

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2006101956/11A RU2311323C2 (en) 2006-01-24 2006-01-24 Heat-transferring device of a satellite

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2311323C2 (en)

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
НИКОНОВ А.А., ГОРБЕНКО Г.А., БЛИНКОВ В.Н. Теплообменные контуры с двухфазным теплоносителем для систем терморегулирования космических аппаратов. ЦНТИ «Поиск». - М., 1991, с.63-66, 112 (рис.3.6). *

Also Published As

Publication number Publication date
RU2006101956A (en) 2007-08-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20030037907A1 (en) Solar energy heater with heat pipe and heat exchanger
Kaya et al. Mathematical modeling of loop heat pipes and experimental validation
Blet et al. Heats pipes for temperature homogenization: A literature review
JP6351632B2 (en) Heat transport device using two-phase fluid
WO2012059975A1 (en) Loop-shaped heat pipe and electronic device equipped with same
EP1085287A2 (en) Heat carrier
TW202041821A (en) Cooling electronic devices in a data center
JPH11514081A (en) Capillary evaporator for two-phase loop energy transfer between hot and cold heat sources
Attia et al. Experimental investigation of vapor chamber with different working fluids at different charge ratios
CN104040280B (en) Cooling device
RU2403692C1 (en) Module of radio-electronic equipment with hyperheatconducting base
Bai et al. Quiet power-free cooling system enabled by loop heat pipe
Gai et al. Operational characteristics of miniature loop heat pipe with flat evaporator
Engerer et al. Transient thermal analysis of flash-boiling cooling in the presence of high-heat-flux loads
CN102092481A (en) Blocking device for loop heat pipe of satellite borne equipment
Ku et al. Capillary pumped loop GAS and Hitchhiker flight experiments
RU2346862C2 (en) Spacecraft heat transfer device
RU2311323C2 (en) Heat-transferring device of a satellite
Yun et al. Design and test results of multi-evaporator loop heat pipes
Fourgeaud et al. Experimental investigations of a Multi-Source Loop Heat Pipe for electronics cooling
GB2511354A (en) A module for cooling one or more heat generating components
RU2487063C2 (en) Landing lunar module instrument compartment thermal control system
RU2196079C2 (en) Spacecraft
Hoang et al. Advanced loop heat pipes for spacecraft thermal control
RU2718760C1 (en) Cooling device, valve inverter with cooling device and valve inverter cooling method

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20130125