(最新)航天领域蒸汽压缩热泵技术研究进展

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1、第26卷第5期航空学报Vol.26No.52005年9月ACTAAERONAUTICAETASTRONAUTICASINICASept.2005文章编号：1000-6893（2005）05-0513-06航天领域蒸汽压缩热泵技术研究进展王晶，袁卫星，袁修干，余后满（北京航空航天大学人机与环境工程系，北京100083）ResearchonVaporCompressionHeatPumpforSpaceUseWANGJing，YUANWei-xing，YUANXiu-gan，YUHou-man（DepartmentofMan-Machine-EnvironmentalEng

2、ineering，BeijingUniversityofAeronauticsandAstronautics，Beijing100083，China）摘要：蒸汽压缩热泵是未来大型航天器热控系统和制冷设备的新方案。介绍了国际上的研究情况，阐明了此技术的优越性和可行性。分析了航天用蒸汽压缩热泵的关键技术，包括微重力相变换热器及其研究方法、无润滑高转速压缩机等。在此基础上给出了中国开展航天领域蒸汽压缩热泵的研究方案。关键词：蒸汽压缩热泵；航天器；微重力；相变换热器；重力无关+中图分类号：V444.36文献标识码：AAbstract：Vaporcompressionheatpu

3、mpisanewconceptofthermalcontrolsystemandrefrigeratorforfuturespaceuse.Theworldwideachievementsareintroducedinthispapersuchastheadvantagesandthefeasibilityofthistech-nology.Thekeytechniquesofthevaporcompressionheatpumpforspaceusearediscussed，whichincludemicro-gravitytwo-phaseheatexchanger

4、s，non-lubricatedhigh-speedcompressoretc.Thispaperalsointroducesthestudymethodofmicrogravitytwo-phaseheatexchangersandsuggestsresearchmethodofthetechniquesmentionedaboveinChina.Keywords：vaporcompressionheatpump；spacecraft；microgravity；two-phaseheatexchanger；gravitationalinde-pendent航天器在太空

5、极端环境下运行，表面温度波动重力环境下系统运行的复杂性和微重力试验的困大，但内部乘员、生物样品、精密设备等均需要合适难性，此项技术的研究尚未在航天领域投入实用。的温度环境，所以航天器的热控问题突出。随着空世界航天大国已开展了一系列研究，这些研究主间探索快速发展，未来的航天任务对热控系统的工要集中于热泵运行模式、热力循环方式和工质的［1］作性能要求更高，传统的热控技术已经不能满足发选取方面。中国已经进入航天大国之列，对新展需要。近二十多年来，国外航天发达国家一直在型的航天器热控技术也展开了广泛研究。近几开展将蒸汽压缩热泵作为大型航天器热控系统或年，清华大学、北京空间飞行器

6、总体设计部等研究单机制冷设备的研究工作，并取得了丰硕的成果。机构针对用于航天器的热泵系统开展了初步研与传统被动式热控技术相比，蒸汽压缩热泵利用了究，在利用蒸汽压缩热泵优化航天器热管理系统循环工质的潜热，换热效率高、系统质量轻，更适合方面取得了一定成果［2～4］。航天应用；与其它两相热控技术相比，循环过程中资料显示，国际上认为在航天器上蒸汽压缩热采用压缩机提高冷凝温度，能有效减小辐射器面积泵主要可应用于3个方面：（a）整个航天器的热控且温控范围更大、运行稳定，因而作为下一代航天系统，为舱内人员和电子设备提供适宜的温度；器热控技术将有广阔的运用前景。（b）单机制冷设备，为有

7、特殊温度要求的小空间或1航天领域蒸汽压缩热泵的研究历史和物品提供冷源（；c）航天器热管理系统的一部分，管现状理和调配航天器内部的能量，使之得到优化利用。早在上个世纪60年代末，前苏联、美国及欧1977年，欧洲航天局（ESA）的Berner等开始［5］洲的航天机构已经开始意识到蒸汽压缩热泵系统研究将蒸汽压缩热泵应用于航天任务。他们在航天领域的应用前景。然而时至今日，由于微提出了以蒸汽压缩热泵作为空间站上的单机制冷设备，为某些重要物品（例如食品、药品和某些生收稿日期：2004-11-22；修订日期：2005-01-27基金项目：航天科技创新基