回路热管工作温度的控制方式

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1、V01．19No．2航天器工程第19卷第2期40SPAcEcRAFTENGlNEERING20lo年3月回路热管工作温度的控制方式杨帆董德平刘成志(中科院上海技术物理研究所，上海200083)摘要对比传统直热管，回路热管具有启动迅速、传输距离远、热量大、温差，J，等优势，但在实际应用中，如在航天器热控、电子元器件散热等场合，又会对回路热管工作温度的精确控制能力又提出新要求。对此要求，文章主要介绍几种目前已经使用以及研发中的回路热管工作温度的主动控制方式，并且比较了它们各自的优缺点。关键词航天器回路热管先进回路热管温度控制中图分类号：TK22文献标志码：A文章编号：1

2、673—8748(2010)02-0040—06ActiveControloftheOperationTemperatureinaLoopHeatPipeYANGFanDONG(ShanghaiInstituteofTechnicalDepingLIUChengzhiPhysics，Shanghai200083，China)Abstract：Comparedwiththeconventionalheatpipe，theloopheatpipeisarobustheattransferdeviceanditcantransportheavyheatloadoveral

3、ongdistancewithasmalltemperaturediffe—rence．However，insomepracticalsituations。suchasthermalcontrolofspacecraftandheatdis—sipationoftheelectronicdevices，newrequirementsareexpectedtOpreciselycontroltemperatureoftheLHPs．InordertOrealizetheserequirements。thisarticlemainlyintroducesseveralt

4、emper—aturecontrolwaysoftheLHPswhichareusedinthelabsOrtherelativefields，andanalyzestheiradvantagesanddisadvantages．Keywords：spacecraft；loopheatpipe；advancedloopheatpipe；temperaturecontrol引言1972年，回路热管(LoopHeatPipe，LHP)由苏联乌拉尔技术大学Gerasimov、Maidanik等人发明[1]，因其具有启动迅速、传输距离远、热量大、温差小等优势心j，发明之后迅

5、速引起关注，被广泛应用于航天器热控[311]、电子元器件散热等领域[12。14]。但是对比毛细抽吸两相回路(CapillaryPumpedLoop，CPI，)，LHP的精确控温能力显得不足，无法满足未来航天器、电子元器件散热所要求的温度精确控制u4’15

6、。根据各种应用场合对温度控制精度的要求，科研人员提出了不同的回路热管温度控制方式。2基于旁通阀的LHP温度控制系缔[6—9]·二，U为了保证漫游者火星车的电池在一IO*C---25℃工作，加州理工学院喷气推进实验室的GajananaC．Birur等设计了一套完整的热控系统(见图1)。该系统包含一个具有双冷凝器的氨回

7、路热管(am—monialoopheatpipe)、放射性同位素热源(Radioi一收稿日期：2010—01—20；修回日期：2010-02—28基金项目：中国科学院知识创新工程青年人才领域前沿项目资助(C1--20)作者简介：杨帆(1984一)，男，上海技术物理研究所在读博士生，研究方向为高效冷量传输技术。第2期杨帆等：回路热管工作温度的控制方式sotopeHeaterUnits，RHU)、相变材料蓄热装置(PCMthermalstorage)，其中回路热管的主要作用在于将RHU产生的热量传递给漫游者火星登陆车的蓄电池，以保证蓄电池在最佳环境中工作。辐射板◆％蓄电

8、池图1漫游者火星车蓄电池的温度控制系统Fig．1TemperaturecontrolsystemfortheMarsLand／Roverbattery根据对火星环境温度数据的监测，在火星环境的某些下午，火星的大气温度将达到最大值，火星车上的所有负载都将在最大功率状态下运行，这会导致电池的温度超过30℃，在这种使用环境中蓄电池的寿命会极大地降低。为了避免这种事情发生，就设计了一个独特的旁通阀(bypassvalue，见图2)，当电池过热时，旁通阀开启，LHP的第二个冷凝器将多余的热量通过辐射板(radiator)辐射到火星环境中。连杆．一卜_一电池通向辐射板图2温