RU2458433C1 - Heat-absorbing panel for vacuum thermal cycling - Google Patents
Heat-absorbing panel for vacuum thermal cycling Download PDFInfo
- Publication number
- RU2458433C1 RU2458433C1 RU2011116771/02A RU2011116771A RU2458433C1 RU 2458433 C1 RU2458433 C1 RU 2458433C1 RU 2011116771/02 A RU2011116771/02 A RU 2011116771/02A RU 2011116771 A RU2011116771 A RU 2011116771A RU 2458433 C1 RU2458433 C1 RU 2458433C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- heat
- absorbing
- cryopanel
- absorbing panel
- panel
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
Landscapes
- Compressors, Vaccum Pumps And Other Relevant Systems (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к космической технике, термоциклическим испытаниям, а именно к охлаждающим устройствам, которые могут быть использованы в установках для имитации тепловых режимов работы элементов конструкций космических аппаратов, например при термоциклических испытаниях панелей фотоэлектрических батарей.The invention relates to space technology, thermocyclic tests, and in particular to cooling devices that can be used in installations for simulating thermal operating conditions of structural elements of spacecraft, for example, during thermocyclic testing of panels of photovoltaic batteries.
Точность тепловой имитации криотермовакуумных условий космического пространства зависит от свойств теплопоглощающих устройств тепловакуумной конструкции, в частности от степени «чернения» (коэффициента отражения) их поглощающей поверхности и эффективности теплообмена последней с охлаждающей криогенной жидкостью.The accuracy of thermal imitation of cryothermic vacuum conditions in outer space depends on the properties of heat-absorbing devices of a heat-vacuum design, in particular, on the degree of “blackening” (reflection coefficient) of their absorbing surface and the efficiency of heat exchange between the latter and a cooling cryogenic liquid.
Известным путем повышения степени чернения теплопоглощающих конструкций является нанесение «черных» лаков на поверхности, обращенные к тепловому излучению.A well-known way to increase the degree of blackening of heat-absorbing structures is to apply “black” varnishes on surfaces facing thermal radiation.
Известные конструкции имеют ограниченный диапазон применения вследствие низкой стойкости лаков в криотермовакуумных условиях.Known designs have a limited range of applications due to the low resistance of varnishes in cryothermic vacuum conditions.
Другим путем повышения степени чернения теплопоглощающих конструкций является выбор геометрических параметров элементов, образующих поверхности конструкций, обращенные к тепловому излучению.Another way to increase the degree of blackening of heat-absorbing structures is to choose the geometric parameters of the elements that form the surface of the structures, facing thermal radiation.
Так, известна конструкция теплопоглощающего экрана в традиционных гелиевых крионасосах с плоскопараллельным расположением охлаждаемых шевронных элементов. В известной конструкции выбором угла 110° между ребрами шевронных элементов достигается уменьшение коэффициента отражения до 0,04 (Беляков В.П. Криогенная техника и технология. - М: Энергоиздат, 1982, с.132-137).Thus, the known design of a heat-absorbing screen in traditional helium cryopumps with plane-parallel arrangement of cooled chevron elements. In the known design, by choosing an angle of 110 ° between the edges of the chevron elements, a reflection coefficient is reduced to 0.04 (Belyakov V.P. Cryogenic technique and technology. - M: Energoizdat, 1982, p.132-137).
Теплопоглощающие поверхности в известной конструкции имеют минимальную площадь контакта с теплообменными трубчатыми каналами с криогенной жидкостью (жидким азотом). Ограниченная площадь контакта и коэффициент поглощения (не выше 0,96) снижают эффективность теплообмена, повышая время проведения цикла термоциклических испытаний.Heat-absorbing surfaces in a known design have a minimum contact area with heat-exchange tubular channels with cryogenic liquid (liquid nitrogen). The limited contact area and absorption coefficient (not higher than 0.96) reduce the heat transfer efficiency, increasing the duration of the thermocyclic test cycle.
Таким образом, путем частичного теплообмена и частичного отражения теплового излучения от поверхности экрана, известная конструкция позволяет эффективно решать задачу по теплозащите крионасоса в криотермовакуумной установке. При этом она не может быть эффективно использована в термоциклах для охлаждения испытываемого объекта в условиях вакуума.Thus, by partial heat transfer and partial reflection of thermal radiation from the surface of the screen, the known design allows you to effectively solve the problem of heat protection of the cryopump in a cryothermic vacuum installation. However, it cannot be effectively used in thermal cycles to cool the test object in a vacuum.
Известные плоские холодильники в виде полого прямоугольного параллелепипеда, заполненного криогенной жидкостью, например жидким азотом, позволяющие повысить эффективность теплообмена при охлаждении испытываемого объекта в циклах вакуумного термоциклирования (описание к патенту RU 2040076, МПК6 H01L 31/18, 20.07.1995).Known flat refrigerators in the form of a hollow rectangular parallelepiped filled with a cryogenic liquid, for example liquid nitrogen, which increase the heat transfer efficiency when cooling the test object in vacuum thermal cycling cycles (description of patent RU 2040076, IPC6 H01L 31/18, 07.20.1995).
Известна охлаждаемая панель вакуумной установки для имитации тепловых режимов работы элементов конструкций космических аппаратов с повышенными теплопоглощающими свойствами, которая выполнена в виде криопанели из нержавеющей стали с габаритами 800×600×40 и с теплопоглощающим покрытием, полученным перекрестной пескоструйной обработкой с последующим нанесением методом плазменного напыления несплошных слоя NiCr и слоя окиси металла.Known cooled panel of a vacuum installation for simulating thermal operating conditions of structural elements of spacecraft with enhanced heat-absorbing properties, which is made in the form of a cryopanel made of stainless steel with dimensions 800 × 600 × 40 and with a heat-absorbing coating obtained by cross-sandblasting followed by application of a continuous plasma spraying method a NiCr layer and a metal oxide layer.
Выполнение на известной криопанели известного термопоглощающего покрытия позволяет сократить время охлаждения солнечной батареи в услових вакуума до -60°С в 7 раз, при этом коэффициент поглощения не превышает 0,95 (описание к авторскому свидетельству SU 1729161, МПК5 E04B 1/74, F25D 31/00, 05.03.1990).The implementation of the well-known heat-absorbing coating on the well-known cryopanel allows reducing the cooling time of the solar battery in vacuum conditions to -60 ° C by 7 times, while the absorption coefficient does not exceed 0.95 (description to copyright certificate SU 1729161, IPC5 E04B 1/74, F25D 31 / 00, 03/05/1990).
Недостатками известной конструкции являются технологическая сложность, высокая трудоемкость получения теплопоглощающего покрытия, а также низкая эксплутационная надежность вследствие возможности его разрушения при проведении термоциклов в диапазоне температур от -190°С до +100°С.The disadvantages of the known design are technological complexity, the high complexity of obtaining a heat-absorbing coating, as well as low operational reliability due to the possibility of its destruction during thermal cycles in the temperature range from -190 ° C to + 100 ° C.
Задача изобретения - упрощение конструкции и улучшение эксплутационных характеристик теплопоглощающей панели для вакуумного термоциклирования в условиях имитации космического пространства.The objective of the invention is to simplify the design and improve the operational characteristics of the heat-absorbing panel for vacuum thermal cycling in conditions of simulation of outer space.
Технический результат - повышение «черноты» поглощающей поверхности криопанели до коэффициента поглощения не менее 0,98, упрощение технологии изготовления, повышение стойкости к разрушению теплопоглощающих свойств поверхности криопанели, обращенной к тепловому излучению.The technical result is an increase in the "blackness" of the absorbing surface of the cryopanel to an absorption coefficient of not less than 0.98, simplification of manufacturing technology, increased resistance to destruction of the heat-absorbing properties of the surface of the cryopanel facing thermal radiation.
Технический результат достигается тем, что в теплопоглощающей панели для вакуумного термоциклирования, включающей плоскую криопанель с микровыступами на поглощающей поверхности, последняя дополнительно снабжена продольными плоскими параллельными отражающими ребрами, размещенными на ней под углом 45°, и с шагом, равным длине их горизонтальной проекции. При этом микровыступы могут быть выполнены в виде зигзагообразных бороздок с углом 45° при вершинах выступов и впадин и профилем прямоугольных треугольников.The technical result is achieved in that in a heat-absorbing panel for vacuum thermal cycling, including a flat cryopanel with microprotrusions on the absorbing surface, the latter is additionally equipped with longitudinal flat parallel reflecting ribs placed on it at an angle of 45 °, and with a step equal to the length of their horizontal projection. In this case, the microprotrusions can be made in the form of zigzag grooves with an angle of 45 ° at the vertices of the protrusions and depressions and the profile of rectangular triangles.
Кроме того, теплопоглощающая панель состоит из цельнотянутых элементов, выполненных с возможностью соединения, в виде экструдированного алюминиевого профиля, в котором форма поперечного сечения имеет конфигурацию поперечного сечения панели.In addition, the heat-absorbing panel consists of seamless elements made with the possibility of connection, in the form of an extruded aluminum profile, in which the cross-sectional shape has a cross-sectional configuration of the panel.
Сущность технического решения заключается в том, что параллельное размещение ребер под углом 45° к поглощающей поверхности и с шагом, равным горизонтальной проекции а ребра позволяет создать между соседними ребрами пространство, близкое к «абсолютно черному». Выполнение микровыступов между ребрами в виде зигзагообразных бороздок с углом 45° при вершинах выступов и впадин и профилем прямоугольных треугольников, гипотенузы которых параллельны ребрам, позволяет дополнительно снизить коэффициент отражения поглощающей поверхности панели.The essence of the technical solution lies in the fact that the parallel arrangement of the ribs at an angle of 45 ° to the absorbing surface and with a step equal to the horizontal projection and the ribs allows you to create a space close to “completely black” between adjacent ribs. Performing microprotrusions between the ribs in the form of zigzag grooves with an angle of 45 ° at the vertices of the protrusions and troughs and the profile of rectangular triangles, the hypotenuses of which are parallel to the ribs, further reduces the reflection coefficient of the absorbing surface of the panel.
При этом выбранная форма теплопоглощающей поверхности позволяет упростить технологию ее изготовления, выполняя составной из цельнотянутых элементов в виде экструдированного алюминиевого профиля, в котором форма поперечного сечения имеет конфигурацию поперечного сечения панели.At the same time, the selected shape of the heat-absorbing surface makes it possible to simplify the technology of its manufacture by making a composite of seamless elements in the form of an extruded aluminum profile, in which the cross-sectional shape has a panel cross-sectional configuration.
На фиг.1 изображена форма поперечного сечения элемента теплопоглощающей панели для вакуумного термоциклирования; на фиг.2 - поперечное сечение микровыступов, вид А фиг.1.Figure 1 shows the cross-sectional shape of an element of a heat-absorbing panel for vacuum thermal cycling; figure 2 is a cross section of microprotrusion, view A of figure 1.
Основание 1 элемента теплопоглощающей панели для вакуумного термоциклирования имеет форму прямоугольного полого параллелепипеда, внутренняя полость которого разделена перегородками 2 с образованием продольных плоских овальных каналов 3 для криогенной жидкости, например, жидкого азота.The base 1 of the heat-absorbing panel element for vacuum thermal cycling has the shape of a rectangular hollow parallelepiped, the internal cavity of which is divided by partitions 2 with the formation of longitudinal flat oval channels 3 for cryogenic liquid, for example, liquid nitrogen.
Нижняя внешняя стенка 4 панели плоская. На наружной поглощающей поверхности верхней стенки 5 размещены продольные плоские параллельные равновеликие ребра 6 с наклоном к поверхности под углом 45° и шагом, равным длине горизонтальной проекции а ребра 6. При этом обе поверхности ребер выполнены отражающими тепловое излучение. Последнее достигается выбором материала и шероховатостью поверхности, обеспечивающейся инструментом.The lower outer wall 4 of the panel is flat. On the outer absorbing surface of the upper wall 5 there are longitudinal flat parallel isometric ribs 6 with an inclination to the surface at an angle of 45 ° and a step equal to the horizontal projection length of the ribs 6. In this case, both surfaces of the ribs are made reflecting thermal radiation. The latter is achieved by the choice of material and surface roughness provided by the tool.
На поверхности между основаниями ребер выполнены микровыступы 7 в виде зигзагообразных бороздок с углом 45° при вершинах выступов 8 и впадин 9 и профилем прямоугольных треугольников.On the surface between the bases of the ribs, microprotrusions 7 are made in the form of zigzag grooves with an angle of 45 ° at the vertices of the
Вертикальные боковые стенки 10, 11 основания 1 снабжены соответственно выступом 12 и пазом 13, повторяющим форму последнего. Выступ 12 и паз 13 выполнены с возможностью соединения элементов встык с образованием полотна панели необходимых размеров.The vertical side walls 10, 11 of the base 1 are provided with a protrusion 12 and a groove 13, respectively, repeating the shape of the latter. The protrusion 12 and the groove 13 are made with the possibility of connecting the elements end-to-end with the formation of the panel canvas of the required size.
Плоскопараллельное размещение ребер под углом 45° к поглощающей поверхности и с шагом, равным горизонтальной проекции а ребра, и выполнение зигзагообразных бороздок с углом 45° при вершинах выступов и впадин и профилем прямоугольных треугольников, гипотенузы которого параллельны ребрам, позволяет создать между последними пространство, близкое к «абсолютно черному», с коэффициентом поглощения не менее 0,98.Plane-parallel arrangement of the ribs at an angle of 45 ° to the absorbing surface and with a step equal to the horizontal projection of the ribs, and making zigzag grooves with an angle of 45 ° at the tops of the protrusions and troughs and the profile of right-angled triangles, the hypotenuses of which are parallel to the ribs, allows you to create a space close between the latter to “completely black”, with an absorption coefficient of at least 0.98.
При осуществлении термоциклических испытаний в термовакуумной камере панель солнечных батарей и теплопоглощающую панель размещают в вертикальных плоскостях на требуемом расстоянии. В каналы теплопоглащающей панели подают криогенную жидкость, например жидкий азот, и далее проводят циклы нагрев-охлаждение.When conducting thermal cyclic tests in a thermal vacuum chamber, the solar panel and heat-absorbing panel are placed in vertical planes at the required distance. Cryogenic liquid, for example liquid nitrogen, is fed into the channels of the heat-absorbing panel, and then heating-cooling cycles are carried out.
Тепловое излучение испытываемой солнечной батареи распространяется в пространстве теплопоглощающей поверхности криопанели, где многократно отражается от поверхностей ребер и зигзагообразных бороздок, не рассеиваясь при этом вне теплопогощающей панели. Процесс продолжается до полного поглощения тепла.The thermal radiation of the tested solar battery propagates in the space of the heat-absorbing surface of the cryopanel, where it is repeatedly reflected from the surfaces of the ribs and zigzag grooves, without being scattered outside the heat-absorbing panel. The process continues until complete absorption of heat.
Claims (3)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011116771/02A RU2458433C1 (en) | 2011-04-27 | 2011-04-27 | Heat-absorbing panel for vacuum thermal cycling |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011116771/02A RU2458433C1 (en) | 2011-04-27 | 2011-04-27 | Heat-absorbing panel for vacuum thermal cycling |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2458433C1 true RU2458433C1 (en) | 2012-08-10 |
Family
ID=46849741
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2011116771/02A RU2458433C1 (en) | 2011-04-27 | 2011-04-27 | Heat-absorbing panel for vacuum thermal cycling |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2458433C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2739231C1 (en) * | 2020-03-10 | 2020-12-22 | Акционерное общество "Сатурн" (АО "Сатурн") | Installation for thermocouple tests of panels of photoconverters |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0134942A1 (en) * | 1983-06-28 | 1985-03-27 | Air Products And Chemicals, Inc. | A cryopanel and a cryopump using such cryopanels |
| RU2040076C1 (en) * | 1992-02-19 | 1995-07-20 | Государственное научно-производственное предприятие "Квант" | Device for thermal cycle testing of panels of photoelectric batteries |
| JP2008297927A (en) * | 2007-05-29 | 2008-12-11 | Sumitomo Heavy Ind Ltd | Cryopanel manufacturing method and cryopump |
| JP2009062891A (en) * | 2007-09-06 | 2009-03-26 | Sumitomo Heavy Ind Ltd | Cryopanel |
| JP2009062892A (en) * | 2007-09-06 | 2009-03-26 | Sumitomo Heavy Ind Ltd | Cryopanel |
-
2011
- 2011-04-27 RU RU2011116771/02A patent/RU2458433C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0134942A1 (en) * | 1983-06-28 | 1985-03-27 | Air Products And Chemicals, Inc. | A cryopanel and a cryopump using such cryopanels |
| RU2040076C1 (en) * | 1992-02-19 | 1995-07-20 | Государственное научно-производственное предприятие "Квант" | Device for thermal cycle testing of panels of photoelectric batteries |
| JP2008297927A (en) * | 2007-05-29 | 2008-12-11 | Sumitomo Heavy Ind Ltd | Cryopanel manufacturing method and cryopump |
| JP2009062891A (en) * | 2007-09-06 | 2009-03-26 | Sumitomo Heavy Ind Ltd | Cryopanel |
| JP2009062892A (en) * | 2007-09-06 | 2009-03-26 | Sumitomo Heavy Ind Ltd | Cryopanel |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2739231C1 (en) * | 2020-03-10 | 2020-12-22 | Акционерное общество "Сатурн" (АО "Сатурн") | Installation for thermocouple tests of panels of photoconverters |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Fang et al. | Thermal performance simulation of a solar cavity receiver under windy conditions | |
| Zhong et al. | Experimental study of a large-area ultra-thin flat heat pipe for solar collectors under different cooling conditions | |
| Huang et al. | An optimum design for a natural convection pin fin array with orientation consideration | |
| Ling et al. | Experimental investigation on the thermal performance of water cooled multi-split heat pipe system (MSHPS) for space cooling in modular data centers | |
| CN104993740B (en) | A kind of segmented thermoelectric generator construction design method | |
| Shi et al. | Performance test of an ultra-thin flat heat pipe with a 0.2 mm thick vapor chamber | |
| Qiu et al. | Theoretical study on heat transfer characteristics of a finned tube used in the collector/evaporator under solar radiation | |
| Huang et al. | A design problem to estimate the optimal fin shape of LED lighting heat sinks | |
| TWI649528B (en) | Diffusion method of small area cold surface and its flat cold plate | |
| CN106463605B (en) | The manufacturing method of thermoelectric conversion arrangement and thermoelectric conversion arrangement | |
| Daghigh et al. | A novel photovoltaic/thermoelectric collector combined with a dual–Evaporator vapor compression system | |
| Kurşun | Thermal stratification enhancement in cylindrical and rectangular hot water tanks with truncated cone and pyramid shaped insulation geometry | |
| RU2458433C1 (en) | Heat-absorbing panel for vacuum thermal cycling | |
| Aich et al. | Numerical analysis of natural convection in a prismatic enclosure | |
| CN102620467A (en) | Electronic refrigerating device capable of accumulating cold | |
| CN207300017U (en) | Equalizing plate structure | |
| CN105555102A (en) | Sealed cabinet with thermal superconductive semiconductor refrigeration system | |
| Li et al. | Flow and heat transfer performance of array finned channel coupled jet heat sink | |
| He et al. | Experimental investigation on air-cooling type loop thermosyphon thermal characteristic with serpentine tube heat exchanger | |
| Chin et al. | Enhancing performance of photovoltaic panel by cold plate design with guided channels | |
| Seidabadi et al. | A novel integration of PCM with wind-catcher skin material in order to increase heat transfer rate | |
| JP2015004186A (en) | Curing method for placed concrete, and concrete structure | |
| CN102623540B (en) | Heat radiation structure | |
| Cao et al. | Numerical analysis of a novel household refrigerator with controllable loop thermosyphons | |
| CN210700190U (en) | Box body anti-deformation structure for high-low temperature alternating test |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20180428 |