RU2798644C1 - Радиационный теплообменник гибридной структуры - Google Patents
Радиационный теплообменник гибридной структуры Download PDFInfo
- Publication number
- RU2798644C1 RU2798644C1 RU2022134189A RU2022134189A RU2798644C1 RU 2798644 C1 RU2798644 C1 RU 2798644C1 RU 2022134189 A RU2022134189 A RU 2022134189A RU 2022134189 A RU2022134189 A RU 2022134189A RU 2798644 C1 RU2798644 C1 RU 2798644C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- heat exchanger
- radiant
- hybrid
- hybrid structure
- heat
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Изобретение относится к космической технике, а именно к устройствам теплообмена. Радиационный теплообменник гибридной структуры содержит трубопровод с теплоносителем, соединенным встык с излучающей панелью, состоящей из двух пластин. Верхняя пластина состоит из металла с наружным излучающим слоем. Нижняя пластина является гибридной структурой, состоящей из пакета графитовых пленок с плоскостной теплопроводностью более 1500 Вт/(мК). Верхняя и нижняя пластины излучающей панели радиационного теплообменника гибридной структуры скреплены клеевым соединением. Технический результат - снижение массы радиационного теплообменника при увеличении эффективности излучающего ребра и возможность работать в условиях гравитации. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.
Description
Изобретение относится к космической технике, в частности к элементам устройств, которые за счет лучистого теплообмена отводят избыточное тепло. Изобретение может быть использовано в конструкциях планетных баз и космических аппаратов.
Радиационные теплообменники служат для снижения температуры теплоносителя, проходящего через них, отводя в окружающее пространство тепловой поток за счет лучистого теплообмена.
Известны различные конструкции радиационных теплообменников. Например, принятый за наиболее близкий аналог, радиационный теплообменник, известный из SU 401885, 12.10.1973, выполнен из металлического профиля и содержит в своей конструкции тепловые трубы. В патенте SU 268922, 20.02.1969 радиационный теплообменник выполнен из металлической панели с приваренными к внутренней стороне излучающей панели коллектором и трубопроводами с теплоносителем. Существенным недостатком вышеуказанных решений является то, что используемые в настоящее время аксиальные тепловые трубы не приспособлены для работы в условиях гравитации на планетных базах, и выполнены из металла, в связи с чем обладают плохими массовыми характеристиками.
К недостаткам наиболее близкого аналога можно отнести следующее:
– наличие в конструкции радиационного теплообменника тепловых труб, не работающих эффективно в условиях гравитации;
– использование однослойной излучающей панели из металла, что приводит к утяжелению конструкции;
– наличие тепловых труб повышает вероятность ухудшения рабочих параметров радиационного излучателя из-за метеоритного пробоя.
Задачей предлагаемого изобретения является устранение вышеуказанных недостатков и получение новой конструкции радиационного теплообменника.
Технический результат изобретения состоит в возможности работы радиационного теплообменника в поле гравитации, снижении массы радиационного теплообменника при увеличении эффективности излучающей панели и уменьшения вероятности выхода из строя из-за метеоритного пробоя.
Для решения задачи и обеспечения технического результата предлагается радиационный теплообменник гибридной структуры, включающий трубопровод с теплоносителем и соединенную с ним в торец гибридную излучающую панель, излучающая панель состоит из двух пластин, зафиксированных клеевым соединением, при этом верхняя пластина выполнена из металла, а нижняя пластина является гибридной структурой, состоящей из пакета графитовых пленок, соединенных путем адгезионного склеивания. Верхняя пластина излучающей панели может быть выполнена из алюминия или стали. На наружную поверхность верхней пластины излучающей панели может быть нанесен излучающий слой.
Излучающая панель радиационного теплообменника гибридной структуры состоит из двух слоев, верхнего – излучающего и нижнего – теплопроводящего.
Верхний излучающий слой излучающей панели радиационного теплообменника гибридной структуры выполнен из металла.
Нижний теплопроводящий слой излучающей панели радиационного теплообменника гибридной структуры выполнен в виде пакета графитовых пленок, что облегчает массу конструкции теплообменника.
Отсутствие тепловых труб в конструкции предлагаемого радиационного теплообменника позволяет эффективно использовать его в условиях гравитации и снижает риск ухудшения работы из-за метеоритного пробоя.
Предлагаемое изобретение поясняется графическим изображением.
На фиг. 1 представлена схема радиационного теплообменника гибридной структуры с двухслойной излучающей панелью.
Радиационный теплообменник гибридной структуры, фиг. 1, состоит из трубопровода с теплоносителем 3, соединенным в стык с излучающей панелью, состоящую из двух пластин 1 и 2. Верхняя пластина – 1 выполнена из металла с наружным излучающим слоем. Нижняя пластина – 2 является гибридной структурой, состоящей из пакета графитовых пленок с плоскостной теплопроводностью более 1500 Вт/(м⋅К), что обеспечивает снижение массы и повышение эффективности ребра излучающей панели. Верхняя и нижняя пластины излучающей панели радиационного теплообменника гибридной структуры скрепляются клеевым соединением.
Нижняя пластина 2 излучающей панели собирается из высокопроводящей фольги пиролитического графита. В процессе производства фольги используются карбонизированные полимерные пленки и высокотемпературная термообработка. Оптимизируя условия термообработки, можно получить фольгу с высокими значениями теплопроводности по направлению в плоскости. Максимальная толщина листов составляет не более 25 мкм. Сборка пакета из высокопроводящей фольги пиролитического графита производится путем адгезионного склеивания. Теплофизические свойства высокопроводящей фольги пиролитического графита позволяют использовать их в широком диапазоне температур. Использование в качестве нижнего высокопроводящего слоя излучающей панели гибридного пакета из фольги пиролитического графита приводит к существенному увеличению плоскостной теплопроводности, что, в свою очередь, позволяет отказаться от использования в конструкции радиационного теплообменника тепловых труб. Отсутствие тепловых труб в конструкции радиационного теплообменника позволяет эффективно использовать радиационный теплообменник в системах обеспечения теплового режима планетных станций в условиях гравитации.
Предлагаемое изобретение характеризуется высокой прочностью конструкции, и применение гибридного пакета из фольги пиролитического графита, согласно изобретению, позволяют снизить массовые характеристики теплообменника при увеличении эффективности сброса тепла в космическое пространство.
Устройство работает следующим образом. Теплоноситель отбирает тепло от охлаждаемых частей космического аппарата и попадает в трубопровод 3 радиационного теплообменника гибридной структуры. Тепловой поток от трубопровода с теплоносителем передается излучающей панели 1, 2. За счет высокой плоскостной теплопроводности гибридного пакета из фольги пиролитического графита 2 происходит равномерное распределение тепла по излучающей панели 1. Излучающая панель 1 отводит излучением в окружающее космическое пространство тепловой поток, идущий от трубопровода с теплоносителем 3, тем самым понижая температуру теплоносителя.
Эффективность сброса тепла радиационным теплообменником можно оценить параметром ηр – эффективности ребра излучающей панели. Чем выше эффективность ребра, тем равномернее распределяется температура по излучающей панели и тем выше эффективность сброса тепла радиационным теплообменником. Для известных конструкций радиационных теплообменников с металлической излучающей панелью и тепловыми трубами параметр ηр в диапазоне температур 273 – 333 К составляет 0,65. У радиационного теплообменника с гибридной излучающей поверхностью из гибридного пакета фольги пиролитического графита аналогичного габарита параметр ηр составляет 0,9 в том же интервале температур. Как видно из приведенных данных, предлагаемое изобретение обеспечивает более эффективный сброс тепла в космическое пространство, чем известные конструкции того же назначения.
Claims (3)
1. Радиационный теплообменник гибридной структуры, включающий трубопровод с теплоносителем и соединенную с ним в торец гибридную излучающую панель, излучающая панель состоит из двух пластин, зафиксированных клеевым соединением, при этом верхняя пластина выполнена из металла, а нижняя пластина является гибридной структурой, состоящей из пакета графитовых пленок, соединенных путем адгезионного склеивания.
2. Радиационный теплообменник гибридной структуры по п. 1, отличающийся тем, что верхняя пластина излучающей панели выполнена из алюминия или стали.
3. Радиационный теплообменник гибридной структуры по п. 1, отличающийся тем, что на наружную поверхность верхней пластины излучающей панели нанесен излучающий слой.
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2798644C1 true RU2798644C1 (ru) | 2023-06-23 |
Family
ID=
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU401885A1 (ru) * | 1971-08-09 | 1973-10-12 | Радиационный теплообменник | |
| SU268922A1 (ru) * | 1969-02-20 | 2006-02-20 | Г.И. Воронин | Радиационный теплообменник |
| EP2327542A1 (de) * | 2009-11-27 | 2011-06-01 | Kerafol Keramische Folien GmbH | Mehrlagiges flexibles Wärmeleitlaminat |
| EP3536617A1 (en) * | 2018-06-26 | 2019-09-11 | Airbus Defence and Space SAS | A flexible radiative fin for a spacecraft |
| CN107709919B (zh) * | 2015-06-29 | 2019-12-03 | 微软技术许可有限责任公司 | 不同取向的分层热管道 |
| RU2763353C1 (ru) * | 2020-12-22 | 2021-12-28 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский государственный университет науки и технологий имени академика М.Ф. Решетнева" (СибГУ им. М.Ф. Решетнева) | Теплопередающая панель космического аппарата |
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU268922A1 (ru) * | 1969-02-20 | 2006-02-20 | Г.И. Воронин | Радиационный теплообменник |
| SU401885A1 (ru) * | 1971-08-09 | 1973-10-12 | Радиационный теплообменник | |
| EP2327542A1 (de) * | 2009-11-27 | 2011-06-01 | Kerafol Keramische Folien GmbH | Mehrlagiges flexibles Wärmeleitlaminat |
| CN107709919B (zh) * | 2015-06-29 | 2019-12-03 | 微软技术许可有限责任公司 | 不同取向的分层热管道 |
| EP3536617A1 (en) * | 2018-06-26 | 2019-09-11 | Airbus Defence and Space SAS | A flexible radiative fin for a spacecraft |
| RU2763353C1 (ru) * | 2020-12-22 | 2021-12-28 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский государственный университет науки и технологий имени академика М.Ф. Решетнева" (СибГУ им. М.Ф. Решетнева) | Теплопередающая панель космического аппарата |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US11002469B2 (en) | Integral heat superconducting plate heat exchanger and fabrication method therefor | |
| CN103591730B (zh) | 半导体制冷集成系统 | |
| JP6397163B2 (ja) | 太陽光発電における高効率放熱装置、ソーラーパネル及び熱電併給システム | |
| WO2017020629A1 (zh) | 相变抑制传热板式热交换器 | |
| US20130167834A1 (en) | Multi-section heat-pipe solar collector | |
| RU2798644C1 (ru) | Радиационный теплообменник гибридной структуры | |
| CN207074024U (zh) | 延长使用寿命的相变集热腔热管组 | |
| RU2797894C1 (ru) | Излучающая панель гибридной структуры | |
| CN209692701U (zh) | 一种新型石墨烯光伏组件 | |
| JP2010216795A (ja) | プレート式熱交換器 | |
| CN206131479U (zh) | 一种高性能集热与传热太阳能热水系统 | |
| JP2004265937A (ja) | 真空処理装置の冷却装置 | |
| CN210374107U (zh) | 一种全玻璃双真空内聚热辐射太阳集热管 | |
| CN106017173A (zh) | 一种新型的翅片式快速散热管 | |
| CN203704437U (zh) | 半导体制冷集成系统 | |
| CN109163591A (zh) | 一种大功率相变储能换热器 | |
| CN219269382U (zh) | 石墨烯金属复合散热器 | |
| CN212482230U (zh) | 空调用翅片式换热器 | |
| CN114992605B (zh) | 一种超大功率led聚光灯的散热装置 | |
| CN1071883C (zh) | 用于太阳能热水器的吸热装置 | |
| US9482448B2 (en) | Solar thermal collector, solar thermal heater and method of manufacturing the same | |
| CN217955878U (zh) | 一种光伏组件 | |
| CN210671069U (zh) | 一种带式相变散热设备 | |
| CN215373653U (zh) | 一种热管热交换器及散热装置 | |
| CN218916043U (zh) | 具有改良冷凝区结构的散热装置 |