空间大功率热排放系统的设计与优化
发布时间：2021-06-29 09:23
进入二十一世纪,随着空间开发需求的不断提高,尤其为了满足载人深空探测的需要,核能的空间利用再次成为发展热点,并以大功率核电源、大功率核推进为发展重点。核电推进系统主要由空间核反应堆热电转换系统、热排放系统、电源管理与分配系统和大功率电推进系统五部分组成。其中空间热排放系统的功能是将反应堆热电转换电推力器和飞船电子元器件等组件产生的废热排放到宇宙中去。空间热排放系统在航天器的系统中占有重要地位,它的功能是将核反应堆产生的废热排放到宇宙中去,保障航天器系统各仪器设备正常、安全运行。热排放系统由热交换回路、泡沫炭换热器、热管以及辐射散热板四部分组成。来自布雷顿热电转换系统的主热交换器的热量,通过热交换回路、泡沫炭换热器、热管,传输到辐射散热板,再由散热板经过辐射散热到太空中。本文首先根据规定热负荷对热交换回路、泡沫炭换热器、热管以及辐射散热板分别进行结构设计、参数选定,然后通过编程软件和热分析软件完成每部分的传热计算和局部优化,得到各设备对应的冷端温度和热端温度,接着进行系统的总体校核,并根据校核结果反复修改参数至校核误差在允许范围内,获得了系统最终整体结构设计参数,最后改变规定热负荷,得到...
【文章来源】：哈尔滨工程大学黑龙江省 211工程院校
【文章页数】：78 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
热管辐射
哈尔滨工程大学硕士学位论文4（a）（b）（c）图1.1热管辐射器连接布置方式由热管作传热部件构成的辐射器具有以下优点：1.温差小而传热量大，散热板表面温度分布均匀，从而提高肋效率。2.与普通流体管路热辐射器相比较，热管辐射器的系统不需要配备循环泵、阀门及旁路管道等装置构件，使系统结构简化，质量减轻、耗电及运行可靠。3.太空环境险峻，辐射器可能会受到微流星、太空垃圾的破坏，而热管辐射散热器由许多互为备份、分散独立的密封热管组成，即使局部受损也不会导致散热器系统失效[15]。4.如果可变热导管、热二极管等可控热管构成辐射器，则可实现对热源温度的控制或者热流方向的变换，不需要增设专门的电子或机械控制装置。1.3高导材料发展现状炭基高导热块体石墨材料的成功研发有效解决了高功率电子器件的散热问题。由于该类材料质量轻、导热率高、热膨胀系数小，在散热器件上取代传统金属材料，不仅有利于电子器件的小型化微型化和高功率密度化，而且可以有效地减轻产品重量[16]。泡沫炭是一种由孔泡和相互连接的孔泡壁组成的具有三维网状结构的轻质多孔材料[17]，最初是由WalterFord在20世纪60年代开发出来,当时炭泡沫由热固性聚合物经过热解得到。现在，泡沫炭可由酚醛树脂的聚合物泡沫的炭化制造而成。与常规金属材料相比较，泡沫炭的密度仅为铝的20%，铜的5%和1%碳钢的6%，而“比导热系数”（材料的导热系数与密度之比）却分别为铝的5倍，铜的6倍和1%炭钢的49倍。与泡沫铝、泡沫铜等多孔金属材料相比，泡沫炭的有效导热系数是它们的4倍以上[18~21]。因此，泡沫炭具有低密度下的高热导率的特性，另外，它还具有耐高温、耐腐蚀、强度高、抗冲击、易加工等优良特性，这使得泡沫炭非常适合制成导热性能优异的位于
主管道示意图
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于热管技术的锂电池箱热管理系统设计与实验验证[J]. 周海阔,杨涛,李平,何艺萌,柴娜,戴朝华. 可再生能源. 2017(09)
[2]空间核动力技术概览与发展脉络初探[J]. 廖宏图. 火箭推进. 2016(05)
[3]似牛顿浆体几个摩阻系数计算公式的比较[J]. 周积果,刘德忠. 中国矿山工程. 2014(05)
[4]空间核电推进技术发展研究[J]. 周成,张笃周,李永,汤章阳,于洋,唐玉华. 空间控制技术与应用. 2013(05)
[5]泡沫炭的最新研究进展[J]. 赵景飞,李铁虎,高长超,赵廷凯. 炭素技术. 2011(05)
[6]泡沫炭的研究进展[J]. 肖正浩,周颖,肖南,邱介山. 化工进展. 2008(04)
[7]空间机电产品热设计[J]. 陈佶,孙汉旭,贾庆轩,谭月胜. 现代机械. 2006(03)
[8]热管式吸热器单元热管传热的数值模拟分析[J]. 徐伟强,崔海亭,袁修干. 太阳能学报. 2005(03)
[9]热管辐射器热分析[J]. 余小章. 南京航空航天大学学报. 1995(02)
博士论文
[1]轴向槽道热管传热机理分析与实验研究[D]. 杨开敏.山东大学 2013
[2]空间站热泵—蓄冷组合排热系统及其性能研究[D]. 李明海.清华大学 2002
硕士论文
[1]复杂热管与两相流分离式热管的性能实验研究[D]. 刘春涛.青岛大学 2012
[2]多孔石墨泡沫材料的流动及导热性能研究[D]. 凌娅.重庆大学 2012
[3]泡沫金属填充套管换热器内流体流动和传热研究[D]. 付全荣.太原理工大学 2010
[4]新型微型平板热管的传热性能实验研究[D]. 蒋朝勇.长沙理工大学 2009
[5]空间液滴式辐射制冷器热性能分析[D]. 李超.哈尔滨工业大学 2008
本文编号：3256187
【文章来源】：哈尔滨工程大学黑龙江省 211工程院校
【文章页数】：78 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
热管辐射
哈尔滨工程大学硕士学位论文4（a）（b）（c）图1.1热管辐射器连接布置方式由热管作传热部件构成的辐射器具有以下优点：1.温差小而传热量大，散热板表面温度分布均匀，从而提高肋效率。2.与普通流体管路热辐射器相比较，热管辐射器的系统不需要配备循环泵、阀门及旁路管道等装置构件，使系统结构简化，质量减轻、耗电及运行可靠。3.太空环境险峻，辐射器可能会受到微流星、太空垃圾的破坏，而热管辐射散热器由许多互为备份、分散独立的密封热管组成，即使局部受损也不会导致散热器系统失效[15]。4.如果可变热导管、热二极管等可控热管构成辐射器，则可实现对热源温度的控制或者热流方向的变换，不需要增设专门的电子或机械控制装置。1.3高导材料发展现状炭基高导热块体石墨材料的成功研发有效解决了高功率电子器件的散热问题。由于该类材料质量轻、导热率高、热膨胀系数小，在散热器件上取代传统金属材料，不仅有利于电子器件的小型化微型化和高功率密度化，而且可以有效地减轻产品重量[16]。泡沫炭是一种由孔泡和相互连接的孔泡壁组成的具有三维网状结构的轻质多孔材料[17]，最初是由WalterFord在20世纪60年代开发出来,当时炭泡沫由热固性聚合物经过热解得到。现在，泡沫炭可由酚醛树脂的聚合物泡沫的炭化制造而成。与常规金属材料相比较，泡沫炭的密度仅为铝的20%，铜的5%和1%碳钢的6%，而“比导热系数”（材料的导热系数与密度之比）却分别为铝的5倍，铜的6倍和1%炭钢的49倍。与泡沫铝、泡沫铜等多孔金属材料相比，泡沫炭的有效导热系数是它们的4倍以上[18~21]。因此，泡沫炭具有低密度下的高热导率的特性，另外，它还具有耐高温、耐腐蚀、强度高、抗冲击、易加工等优良特性，这使得泡沫炭非常适合制成导热性能优异的位于
主管道示意图
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于热管技术的锂电池箱热管理系统设计与实验验证[J]. 周海阔,杨涛,李平,何艺萌,柴娜,戴朝华. 可再生能源. 2017(09)
[2]空间核动力技术概览与发展脉络初探[J]. 廖宏图. 火箭推进. 2016(05)
[3]似牛顿浆体几个摩阻系数计算公式的比较[J]. 周积果,刘德忠. 中国矿山工程. 2014(05)
[4]空间核电推进技术发展研究[J]. 周成,张笃周,李永,汤章阳,于洋,唐玉华. 空间控制技术与应用. 2013(05)
[5]泡沫炭的最新研究进展[J]. 赵景飞,李铁虎,高长超,赵廷凯. 炭素技术. 2011(05)
[6]泡沫炭的研究进展[J]. 肖正浩,周颖,肖南,邱介山. 化工进展. 2008(04)
[7]空间机电产品热设计[J]. 陈佶,孙汉旭,贾庆轩,谭月胜. 现代机械. 2006(03)
[8]热管式吸热器单元热管传热的数值模拟分析[J]. 徐伟强,崔海亭,袁修干. 太阳能学报. 2005(03)
[9]热管辐射器热分析[J]. 余小章. 南京航空航天大学学报. 1995(02)
博士论文
[1]轴向槽道热管传热机理分析与实验研究[D]. 杨开敏.山东大学 2013
[2]空间站热泵—蓄冷组合排热系统及其性能研究[D]. 李明海.清华大学 2002
硕士论文
[1]复杂热管与两相流分离式热管的性能实验研究[D]. 刘春涛.青岛大学 2012
[2]多孔石墨泡沫材料的流动及导热性能研究[D]. 凌娅.重庆大学 2012
[3]泡沫金属填充套管换热器内流体流动和传热研究[D]. 付全荣.太原理工大学 2010
[4]新型微型平板热管的传热性能实验研究[D]. 蒋朝勇.长沙理工大学 2009
[5]空间液滴式辐射制冷器热性能分析[D]. 李超.哈尔滨工业大学 2008
本文编号：3256187
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