摘要：分析了近年来国内外星载有源相控阵天线热控相关技术的研究现状与发展趋势,包括导热、非分离式热管、毛细泵驱回路热管、相变储能技术、单相泵驱流体回路、两相泵驱流体回路、微通道冷却及射流冲击冷却等先进热控技术.结合对国外其他航天器热控系统的相关创新性技术和设计的综述,对比指出目前我国在一些关键技术方面与国外先进技术水平的差距;同时,考虑航天器在空间特殊应用环境下热管理过程的热量收集、传输和排散环节,分析热控系统整体化设计过程,提出了星载有源相控阵天线热控技术的未来主要发展方向,包括两相泵驱流体回路关键技术突破、新型高效主被动复合式热控架构探索及新型热控技术与辐射器设计相结合等,可为未来我国新一代星载有源相控阵天线的散热方案研究提供参考.

摘要：为保证大功率相控阵天线T/R组件的长时间稳定工作,提出了一种相变储能平板热管的热控设计方案,该系统中的相变材料和平板热管分别发挥储热和热扩散的作用。实验对比了铝制平板热管和铝合金板的热扩散性能,以及它们分别和相变材料结合后的热控性能。实验结果表明,铝制平板热管的传热性能优于铝合金,在40 W时其冷凝端的最大温差为3.2℃,且等效热阻可维持在0.35 K/W以下;当热源置于侧边时,相比置于中间位置时的蒸汽扩散和液体回流路径较长,平板热管的热扩散性能下降;同时,与使用铝合金作为储热容器底部基板时的局部过热现象相比,采用相变储能平板热管的热控设计,可以将热源的热量进行均匀扩散,降低热流密度,从而表现出更好的温度均匀性,再通过相变储能的方式吸收热量,可以保证天线产品持续工作90 min时的结点温度控制在70℃。对于高纵横比的槽道式平板热管,需要进一步改良槽道的毛细结构,降低蒸汽扩散和液体回流路径的差异对热扩散性能的影响。

摘要：针对污染小、能效高、可燃性差、低毒性的新型R32可替代制冷剂在水平管内低温工况下的沸腾换热特性开展研究,设计并自主搭建了管内对流沸腾相变换热实验系统,分别开展了3 mm、4 mm小管径水平管内低温R32沸腾换热的实验研究,探究了质量流速、热流密度、饱和温度等参数对R32对流沸腾换热特性的影响,分析了蒸干对沸腾换热系数恶化的影响机制。结果表明:3 mm内径管的沸腾换热相比4 mm通道平均提升约8%~12%,且高质量流速下的临界干度几乎与管径无关;相较传热特性,R32饱和温度对两相流动阻力更为敏感,饱和温度自13℃降低至11℃时阻力损失提高约23%;利用改进的Fang关联式,可实现小管径水平管内R32对流沸腾换热系数预测,88.56%的实验数据误差可控制在±10%范围内。

摘要：本文针对热泵用翅片管蒸发器,采用分布参数法构建仿真模型,研究蒸发器流路对其熵产的影响,并开发了基于“整数梯度下降”算法的蒸发器流路优化模型。研究结果表明:当蒸发器换热量增大时,最小熵产点所对应的蒸发器分路数增加,且分液器相对位置前移。通过对比实验与仿真结果,验证了蒸发器熵产(仿真值)与系统COP(实验值)之间的对应关系,即蒸发器熵产(仿真值)的变化可用于预测热泵系统COP的变化情况。在此基础上,以熵产作为“代价函数”,采用“梯度下降算法”构建了蒸发器流路优化模型,获得了设计换热量为2000~6000 W所对应的最佳蒸发器流路。

摘要：用于烟气余热回收的板式换热器存在温度分布不均的问题。为改善烟气温度分布均匀性,有效遏制换热器腐蚀,本文通过实验测试对比碳钢与铸铁材质低阻叉流板式换热器性能差异,运用数值仿真预测局部流动传热特性并开展热阻分析,采用局部热阻调控方法设计了非均匀翅片结构。实验结果表明,在450℃高温时碳钢与铸铁材质的叉流板式换热器总传热系数分别达到32.5 W/(m^(2)·K)与25.1 W/(m^(2)·K)。通过数值仿真研究发现,叉流传热方式导致烟气侧沿程截面温度分布极不均匀,在热侧出口与冷侧入口交叉区、热侧出口与冷侧出口交叉区的热阻大,极易导致局部烟气温度低于露点温度。基于热阻分析法开发非均匀翅片结构,实施局部热阻靶向调控,最终实现维持阻力几乎不变情况下,使出口截面平均温度方差由6.9℃降至1.1℃,换热器内流体温度分布均匀性得到显著提升。