隨著航天技術(shù)的發(fā)展,航天設(shè)備的發(fā)熱功率日益增長,在高速航天器再入過程中存在著高熱流密度的氣動熱防護問題。因此,如何在航天器在軌及再入條件下,實現(xiàn)高熱流密度散熱以保證航天器安全穩(wěn)定的工作,已經(jīng)成為航天熱控技術(shù)發(fā)展的瓶頸。真空閃蒸噴霧冷卻由于散熱密度大、溫控效果好、冷卻效率高、所需工質(zhì)流量少等優(yōu)點,被NASA確定為一種優(yōu)先考慮的空間熱控方案。同時,隨著電子集成及高功率激光技術(shù)的發(fā)展,真空閃蒸噴霧冷卻也可以作為這些領(lǐng)域的一種高熱流密度散熱方式。但是,作為一種新型的熱控方法,在公開文獻中,還很少發(fā)現(xiàn)與真空閃蒸噴霧冷卻相關(guān)的詳細(xì)研究報告。本文針對真空閃蒸噴霧冷卻的傳熱特性、傳熱機理及傳熱強化方法,展開了系列實驗研究。首先,針對航天器真空條件下的熱控環(huán)境,本文搭建了真空閃蒸噴霧冷卻的實驗平臺,利用實驗方法研究了閃蒸噴霧冷卻的傳熱特性,并得出了關(guān)鍵參數(shù)對閃蒸噴霧冷卻傳熱的影響規(guī)律。研究結(jié)果表明:閃蒸噴霧冷卻可以有效降低發(fā)熱表面的表面溫度,并減小表面溫度的不均勻性;在閃蒸噴霧冷卻中,存在著使得散熱熱流密度達(dá)到最大的最佳噴霧高度;與常壓噴霧冷卻相比,由于液體在真空環(huán)境下的閃蒸使得工質(zhì)的潛熱得到更加充分的... 

【文章來源】：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)安徽省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：109 頁

【學(xué)位級別】：博士

【部分圖文】：

圖１緊湊式閃蒸器的原理圖??

圖２．１閃蒸噴霧冷卻中的各種換熱機制??２．３真空閃蒸噴霧冷卻實驗系統(tǒng)??圖２．２為真空閃蒸噴霧冷卻實驗系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖，圖２．３為真空閃蒸噴霧冷卻實??驗系統(tǒng)的裝置圖。如圖２．３所示，真空閃蒸噴霧冷卻系統(tǒng)由五部分組成：１）供液??和噴霧系統(tǒng)：恒溫水浴，微型數(shù)控泵，壓力緩沖器，過濾器，流量計，壓力表和??噴嘴等；２）閃蒸系統(tǒng)：旋片式真空泵，閃蒸腔和壓力監(jiān)控系統(tǒng)；３）加熱系統(tǒng)：??模擬高熱流密度散熱的發(fā)熱表面，電加熱棒，絕熱材料，加熱體密封件和殼體等；??４）冷凝系統(tǒng)：恒溫水浴和殼管式換熱器；５）數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)：通過使用壓力表、??轉(zhuǎn)子流量計、壓力傳感器、Ｔ型熱電偶、安捷倫數(shù)據(jù)采集儀等設(shè)備，對噴霧壓力、??噴霧流量、閃蒸腔壓力，入口流體溫度以及熱源體縱向溫度、腔體溫度和環(huán)境溫??度等相關(guān)參數(shù)進行測量。??在實驗前，利用噴嘴桿上的螺紋將噴嘴和發(fā)熱面之間的距離調(diào)整到合適的位??置。利用真空泵將閃蒸室中的空氣抽離

量計９）溫度計１０）壓力表１１）壓力傳感器１２）噴嘴１３）可視化閃蒸腔１４）除濕裝置??１５）真空泵１６）加熱系統(tǒng)１７）高真空隔膜閥１８）數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)１９）集液器??圖２．２真空閃蒸噴霧冷卻實驗系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖??，ｌｉ?ｐ?歷舅Ｍｉ??，ｉ＾?，■：ＩＨ??—ａｓｓＢａｉｉ?■??圖２．３真空閃蒸噴霧冷卻實驗系統(tǒng)的實物圖??１８??

【參考文獻】：
期刊論文
[1]表面活性劑對Al2O3-H2O納米流體熱物性特性的影響[J]. 陳裕豐,章學(xué)來,丁錦宏,任迎蕾,陳文樸.  低溫與超導(dǎo). 2017(12)
[2]Al2O3-H2O納米流體的熱導(dǎo)率與粘度實驗研究[J]. 趙寧波,鄭洪濤,李淑英,楊磊,楊家龍.  哈爾濱工程大學(xué)學(xué)報. 2018(01)
[3]微結(jié)構(gòu)表面噴霧冷卻性能試驗研究[J]. 劉妮,李麗榮,鐘澤民.  機械工程學(xué)報. 2017(06)
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[5]溫度對Al2O3-H2O納米流體粘度特性影響研究[J]. 牛廣清,凌智勇,張忠強,黃躍濤.  傳感器與微系統(tǒng). 2015(12)
[6]真空閃蒸噴霧冷卻中非等溫液滴閃蒸特性的研究[J]. 程文龍,胡磊,陳華,章瑋瑋,謝標(biāo).  真空科學(xué)與技術(shù)學(xué)報. 2015(04)
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[10]表面活性劑對二氧化鈦納米流體分散性的影響[J]. 莫松平,陳穎,李興,羅向龍.  材料導(dǎo)報. 2013(12)

博士論文
[1]噴霧冷卻傳熱特性、傳熱強化及溫度不均勻性研究[D]. 韓豐云.中國科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2011
[2]微槽群表面的噴霧冷卻研究[D]. 陳東芳.中國科學(xué)院研究生院（工程熱物理研究所） 2010
[3]噴霧冷卻傳熱機理及空間換熱地面模擬研究[D]. 趙銳.中國科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2009

碩士論文
[1]噴霧冷卻系統(tǒng)換熱性能研究[D]. 錢春潮.中原工學(xué)院 2015



本文編號：3565879