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自適應控溫冷板的設計與性能分析

2015-06-15 19:05張紅生李運澤王勝男寧獻文
中國空間科學技術 2015年6期
關鍵詞:冷板感溫單相

張紅生 李運澤 王勝男 寧獻文

(1 北京航空航天大學,北京100191) (2 北京空間飛行器總體設計部,北京100094)

自適應控溫冷板的設計與性能分析

張紅生1李運澤1王勝男1寧獻文2

(1 北京航空航天大學,北京100191) (2 北京空間飛行器總體設計部,北京100094)

為改善航天器熱控系統(tǒng)的控溫可靠性,基于石蠟感溫相變體積發(fā)生變化的特性,構建了自適應控溫冷板,并給出了自適應控溫冷板內(nèi)的石蠟和復位彈簧的設計模型。在此基礎上,為了開展自適應控溫冷板的性能分析研究,建立了采用自適應控溫冷板的航天器單相流體回路熱控系統(tǒng),并基于集總參數(shù)法構建該單相流體回路熱控系統(tǒng)的熱網(wǎng)絡模型。結果表明,所設計的自適應控溫冷板在不同的熱載荷條件下具備可靠的自適應控溫能力,合理選擇石蠟參數(shù)和優(yōu)化結構設計可改善控溫性能,自適應控溫冷板在地面電子設備及空間熱載荷的控溫領域有較好的應用前景。

自適應控溫;熱控制;感溫石蠟;冷板;航天器

1 引言

借助冷板散熱器對發(fā)熱電子設備進行散熱的單相流體熱控回路是航天器熱控常用技術手段[1-3]。回路中的控溫設備(如控制器、驅動器、電磁調(diào)節(jié)閥等)在能夠實現(xiàn)精準控溫的同時也存在能量消耗大、電氣故障風險高等問題。

石蠟相變材料在設備控溫上的應用主要體現(xiàn)在四個方面:①在被控對象四周或局部填充石蠟,利用石蠟的相變潛熱,將設備溫度控制在石蠟熔點附近。該方法在熱功率變化不大的場合有較多應用[4]。由于石蠟導熱系數(shù)低,需要加入導熱增強介質(zhì)以改善其傳熱性能,諸如翅片-泡沫銅復合結構[5]。石蠟控溫能力與其填充質(zhì)量密切相關,若被控溫對象發(fā)熱功率較大,無疑將增加系統(tǒng)的質(zhì)量。②將石蠟相變材料通過微膠囊制備技術密封在富有彈性的聚合物內(nèi),構成微米級別相變顆粒,將相變材料微膠囊與單相傳熱流體工質(zhì)混合形成“潛熱型功能冷卻工質(zhì)”,該工質(zhì)具有儲熱與強化傳熱功能。但該相變微粒膠囊的制備技術相對復雜,且對所需驅動泵的要求較高[6]。③利用石蠟的感溫相變體積變化性能,將石蠟制作成一種導熱通路的通斷開關,實現(xiàn)電子發(fā)熱設備的溫度控制。石蠟熱開關已應用于較多航天器[7]。④利用石蠟的感溫相變而體積變化的特性制作石蠟控溫閥,調(diào)節(jié)石蠟控溫閥的進口冷熱兩股流體的流量,實現(xiàn)出口流體溫度控制。目前,石蠟控溫閥在地面諸多領域[8-9]已有較多應用,而其在航天器的熱控領域研究及應用還相對較少。

本文采用感溫石蠟與冷板相結合的方法,構建了自適應控溫冷板(Self-adaption Temperature Control Cold Plate, STCCP),介紹了自適應控溫冷板的工作原理并建立了設計計算模型,給出了采用該控溫冷板的單相流體回路熱網(wǎng)絡模型,在此基礎上開展了自適應控溫冷板的控溫研究。

2 自適應控溫冷板

2.1 工作原理

自適應控溫冷板結構及冷板內(nèi)閥的動作狀態(tài)如圖1所示,冷板選用傳熱良導體銅來制作,彈簧-感溫石蠟作為冷板的控溫調(diào)節(jié)核心部件,用于調(diào)節(jié)進入冷板流體的流量。

感溫蠟被密封在感溫包中,并通過感溫包感知冷板的溫度變化,感溫石蠟體積隨之發(fā)生變化:冷板溫度升高時,感溫石蠟溫度隨之升高,到達熔點后,溫度不變而發(fā)生相變,形成固-液兩相共存狀態(tài);石蠟體積膨脹,該體積變化通過彈性密封橡膠轉換為推桿的直線運動;推桿克服彈簧的阻力,增大調(diào)節(jié)閥開度,從而增大流經(jīng)冷板的工質(zhì)流量;冷板與工質(zhì)換熱量增多,冷板溫度降低;冷板溫度降低時,感溫石蠟放熱,發(fā)生收縮,感溫石蠟體積減小,在彈簧復位壓力作用下,推桿縮回,減小冷板的進水閥開度Kc,流經(jīng)冷板的工質(zhì)流量減小,工質(zhì)與冷板換熱量減小,冷板溫度回升;當系統(tǒng)達到穩(wěn)定狀態(tài)時,冷板溫度不再變化,石蠟包內(nèi)石蠟的溫度不變,體積不變,調(diào)節(jié)閥開度不變,實現(xiàn)自適應控溫。

圖1 自適應控溫冷板結構

該自適應控溫冷板無需借助溫度傳感器和電磁控制器、驅動器等常規(guī)控溫設備,依靠石蠟感溫特性來控制冷卻流體工質(zhì)的流量即可實現(xiàn)熱源電子設備的溫度控制。

2.2 設計建模

自適應控溫冷板的設計建模主要研究自適應控溫冷板石蠟包內(nèi)石蠟的體積計算模型,冷板的設計與校核計算可根據(jù)傳熱學[10]進行,彈簧設計可以根據(jù)機械設計手冊[11]進行。

(1)自適應控溫冷板控溫石蠟初始體積

感溫石蠟是自適應控溫冷板的核心部分,對于感溫石蠟來說,它有固態(tài)、固液共存、液態(tài)三個狀態(tài),控溫石蠟的特性曲線近似為直線。Tm為石蠟初始熔化溫度,Tfm為石蠟全部融化臨界溫度,二者之差Ts=Tfm-Tm為石蠟熔程。

在石蠟三個狀態(tài)變化過程中感溫石蠟的質(zhì)量始終不變,感溫石蠟溫度小于石蠟初始熔化溫度Tm時,自適應冷板內(nèi)感溫石蠟為固體,忽略其體積膨脹,自適應冷板內(nèi)石蠟初始體積

(1)

式中ρpw,s為感溫石蠟固態(tài)時的密度;Mpw為感溫石蠟初始質(zhì)量。

感溫石蠟全部熔化后為液態(tài),此時感溫石蠟體積膨脹達到最大,感溫石蠟的體積Vmax為

(2)

式中ρpw,l為感溫液態(tài)石蠟的密度。

感溫石蠟溫度大于熔點溫度且未全部熔化的固-液兩相共存狀態(tài)下,感溫石蠟的體積為

(3)

自適應冷板在石蠟溫度小于石蠟熔點Tm時,閥門行程l0=0,閥門的開度K=0;感溫石蠟全部熔化完后,自適應冷板內(nèi)感溫石蠟閥門的行程達到了最大,閥門開度K=1,感溫石蠟的最大行程為

(4)

式中Aw為自適應冷板的推桿橫截面的面積。

自適應控溫冷板內(nèi)感溫石蠟固-液共存狀態(tài)的調(diào)節(jié)閥推桿行程

(5)

自適應控溫冷板調(diào)節(jié)閥的開度:

(6)

若自適應控溫冷板內(nèi)感溫石蠟最大膨脹率定義為

(7)

感溫石蠟的填充量

(8)

(2)自適應控溫冷板的設計穩(wěn)態(tài)閥門開度

對于自適應控溫冷板來說,當自適應控溫冷板與流體工質(zhì)及感溫石蠟的換熱達到平衡時,可得

(9)

式中Qch為自適應控溫冷板與流體工質(zhì)的換熱;Qcpw為自適應控溫冷板與感溫石蠟的換熱量;ξ為熱源的漏熱率;Qh為熱源的加熱量。

自適應控溫冷板與感溫石蠟的換熱量

(10)

式中Tc為冷板的溫度;Tpw為自適應冷板內(nèi)控溫石蠟的溫度;Rcpw為冷板與自適應冷板間的熱阻。穩(wěn)態(tài)時換熱量為零。

自適應控溫冷板與流體工質(zhì)的換熱量

(11)

式中cf為流體工質(zhì)的比熱容;mc為工質(zhì)流量;Tcin為自適應冷板進口工質(zhì)的溫度;εc為換熱器的效能。

自適應控溫冷板的工質(zhì)流量

(12)

式中Kc為自適應溫控冷板入口石蠟閥開度;mtotal為泵出口流體工質(zhì)總流量。又因自適應控溫冷板的換熱達到平衡時,自適應控溫冷板的溫度和感溫石蠟的溫度不再變化,且二者相等,從而閥門開度

(13)

對于自適應控溫冷板的設計來說,自適應控溫冷板的控溫目標溫度決定了感溫石蠟的熔點選擇,穩(wěn)態(tài)時自適應控溫冷板的閥門的開度由系統(tǒng)最大流量、熱源功率、石蠟熔點決定。

(3)自適應控溫冷板的彈簧設計

自適應控溫冷板在設計時需綜合考慮石蠟相變體積膨脹、彈簧的彈性以及閥桿運用過程中與缸體間的摩擦力等因素,考慮到石蠟相變膨脹特性,為了使石蠟控溫區(qū)間盡可能工作在線性區(qū)域,那么彈簧彈力、石蠟膨脹力以及閥桿與閥壁間摩擦力在自適應冷板不同的工作區(qū)間滿足:

(14)

式中k為彈簧的彈性系數(shù);x0為彈簧的預壓縮長度;PT、PTm、PTc,ob、PTfm分別為石蠟溫度為T、Tm、Tc,ob、Tfm時的壓力;f為摩擦力。

3 單相流體回路

3.1 工作原理

圖2 帶自適應控溫冷板的單相流體回路

采用自適應控溫冷板的單相流體回路如圖2所示,該單相流體回路由控溫冷板、輻射散熱器、泵、溢流旁路閥以及管道組成。

自適應控溫冷板貼在熱源表面,通過熱傳導方式與熱源進行換熱;冷卻工質(zhì)在泵的驅動下進入控溫冷板,經(jīng)冷板帶走熱源釋放的熱量,進入輻射器;最終熱量通過輻射散熱的方式排散到空間環(huán)境,完成整個冷卻循環(huán)。

3.2 動態(tài)建模

為了分析自適應控溫冷板的動態(tài)換熱性能,單相流體回路作以下簡化和假設:①冷卻工質(zhì)經(jīng)過驅動泵的溫升忽略不計;②忽略系統(tǒng)回路管道的漏熱;③系統(tǒng)中冷板、石蠟、輻射器各作為一個整體,采用集總參數(shù)法建立系統(tǒng)熱網(wǎng)絡模型;④自適應冷板內(nèi)的控溫石蠟推動推桿運動時,不考慮因推桿移動產(chǎn)生的動量效應;⑤忽略流體與感溫石蠟間的換熱。

(1)自適應控溫冷板

根據(jù)能量守恒,建立自適應冷板的動態(tài)方程:

(15)

式中cc、Mc分別為冷板(不包含石蠟)比熱容、質(zhì)量;Tpw為自適應冷板感溫石蠟溫度;Rpw,c為感溫石蠟與冷板間的熱阻。

冷板的出口工質(zhì)理想溫度

(16)

實際系統(tǒng)中工質(zhì)在自適應冷板內(nèi)存在流動滯后,那么

(17)

式中Mcf、tc分別為自適應冷板內(nèi)工質(zhì)質(zhì)量和其內(nèi)工質(zhì)由進口流動至出口所需時間;Tcout為考慮流動滯后影響的自適應控溫冷板出口工質(zhì)的實際溫度;Tc,fave為滯后環(huán)節(jié)內(nèi)流體工質(zhì)的平均溫度。

純滯后環(huán)節(jié)工質(zhì)出口溫度為

(18)

根據(jù)式(12),自適應控溫冷板入口質(zhì)量流量mc=Kcmtotal

(2)控溫冷板內(nèi)感溫石蠟動態(tài)方程

感溫石蠟是自適應控溫冷板的核心部分,自適應控溫冷板內(nèi)感溫石蠟的動方程及工作狀態(tài)與石蠟本身的特性有關。因此根據(jù)能量守恒和質(zhì)量守恒,感溫石蠟的動態(tài)方程可以分為三個部分:

1)固態(tài)。自適應控溫冷板內(nèi)感溫石蠟溫度變化動態(tài)方程:

(19)

式中cpw,s、Mpw,s分別為固態(tài)石蠟的比熱容和質(zhì)量。

2)固-液共存狀態(tài)。建立感溫石蠟的動態(tài)方程:

(20)

式中cpw、Mpw分別為石蠟的比熱容、質(zhì)量;β為石蠟熔化質(zhì)量占總質(zhì)量的百分比;hpw為感溫石蠟的潛熱;cpw,l為石蠟液體的比熱容。

3)感溫石蠟全部為液態(tài)。該狀態(tài)石蠟全部熔化,自適應控溫冷板閥門推桿處于最大位置,控溫閥門全開,經(jīng)過冷板的流量最大:

(21)

(3)輻射器動態(tài)方程

輻射器的動態(tài)建模將輻射器結構和內(nèi)部工質(zhì)分別建模,輻射器結構溫度變化的動態(tài)特性方程為

(22)

式中cr、Mr、Tr、Ar分別為輻射器結構的平均比熱、總質(zhì)量、溫度、外表面積;Ten為空間環(huán)境溫度,取4K;qex為輻射器外表吸收的空間外熱流,取決于航天器所在的軌道;εrf為輻射器的換熱效能;εr為輻射器表面發(fā)射率;σ為斯忒芬-波爾茲曼常數(shù);mr為輻射器進口工質(zhì)質(zhì)量流量。

輻射器內(nèi)工質(zhì)的動態(tài)特性方程為

(23)

式中Mrf為輻射器內(nèi)的工質(zhì)質(zhì)量。

輻射器進口工質(zhì)質(zhì)量流量

(24)

(4)循環(huán)驅動泵

根據(jù)能量守恒方程可得泵進口的流體工質(zhì)溫度

(25)

4 仿真參數(shù)設置及結果分析

4.1 仿真參數(shù)設置

為了研究自適應控溫冷板的控溫性能,單相流體回路中的泵、輻射器及流體工質(zhì)等參數(shù)以及自適應控溫冷板、控溫石蠟的參數(shù)設定如表1所示。

表1 流體回路參數(shù)設置

4.2 仿真結果分析

考慮到實際電子設備工作過程中可能出現(xiàn)工作狀態(tài)改變的情況,其發(fā)熱規(guī)律也會產(chǎn)生改變,為了研究自適應冷板在不同狀態(tài)下的控溫性能,系統(tǒng)仿真時在不同時刻采用了熱源階躍的工況設置。圖3和圖4分別為石蠟膨脹率和潛熱對自適應冷板的控溫性能影響。自適應冷板冷卻的熱源初始不發(fā)熱,100s開始發(fā)熱100W,1 200s開始向上階躍30%,感溫石蠟與自適應冷板間的熱阻為5℃/W,圖3潛熱為170kJ/kg,圖4膨脹率為10%。

圖3 石蠟的膨脹系數(shù)對控溫冷板的性能影響

圖4 石蠟潛熱對控溫性能影響

圖3結果顯示,冷板的控溫動態(tài)響應隨著最大膨脹率的增加,冷板的超調(diào)量減小,動態(tài)響應較快,穩(wěn)態(tài)時控溫誤差相同。這是因為自適應冷板內(nèi)石蠟質(zhì)量隨最大膨脹率的增加而減小,石蠟的熱容小。在熱功率發(fā)生階躍時,石蠟的熱容小,溫度變化快,從而使得控溫閥桿動作迅速,控溫冷板入口流體流量變化快,進而使得冷板與流體的換熱速度快,系統(tǒng)快速達到穩(wěn)定。因此,較高的最大控溫石蠟膨脹率可以有效提高自適應控溫冷板的動態(tài)性能。

圖4結果顯示,感溫石蠟的潛熱越大,自適應冷板的超調(diào)越大,達到穩(wěn)態(tài)溫度的調(diào)節(jié)時間越長。這是由于閥門的開度與石蠟熔化比相同,感溫石蠟的潛熱越大,感溫石蠟的溫度變化越慢,石蠟熔化越慢,閥門開度變化慢,進而冷板內(nèi)的流體與自適應冷板的換熱慢,造成自適應控溫冷板的溫度調(diào)節(jié)時間長。在自適應控溫冷板內(nèi)感溫石蠟的潛熱影響冷板的控溫時間,為降低自適應冷板的控溫動態(tài)響應時間,應選擇潛熱小的感溫石蠟。

圖5和圖6分別為熱阻和熱源功率對自適應冷板的控溫性能影響。自適應冷板冷卻的熱源初始發(fā)熱100W,圖中熱源功率400s發(fā)熱功率向上階躍10%,熱阻分別為2℃/W、6℃/W、10℃/W,圖6中熱源功率400s時向上階躍10%、30%、50%,熱阻為2℃/W。

圖5 不同熱阻對控溫特性影響

圖6 不同熱源功率變化對控溫特性影響

圖5結果顯示,自適應控溫冷板在熱源功率階躍變化時,控溫石蠟與自適應冷板間熱阻越大,自適應冷板的控溫調(diào)整時間越長,而且自適應冷板的溫度超調(diào)量越大,最終達到穩(wěn)態(tài),自適應冷板的穩(wěn)態(tài)誤差相同。原因在于熱阻影響了冷板與控溫石蠟的傳熱速度,熱阻大,傳熱慢,石蠟體積變化慢,閥門的推桿移動慢,進而導致冷板進口流體的流量變化慢,最終導致冷板的換熱速率慢,溫度調(diào)整時間變長,但由于電子設備發(fā)熱功率相同,系統(tǒng)穩(wěn)定時,冷板的散熱量相同,所以冷板的穩(wěn)態(tài)控溫誤差相同。石蠟受熱膨脹滯后性的主要影響因素與石蠟與冷板間的熱阻、石蠟自身內(nèi)部的導熱性能有關。熱阻越大,石蠟溫度變化慢,其受熱膨脹慢;由于所采用的是石蠟控溫閥,石蠟受熱膨脹的滯后性直接影響了石蠟閥門的動作速度,進而導致流體冷卻工質(zhì)進入自適應冷板內(nèi)部的速度,最終影響流體與冷板間的換熱速度。因此,石蠟受熱膨脹的滯后性會影響到流體回路的動態(tài)溫度變化。由上述分析可以看出,冷板與石蠟包間的熱阻影響自適應冷板在熱源功率變化時的控溫響應時間,該熱阻的大小取決于加工工藝,故采用先進加工工藝,改善冷板與石蠟包間導熱,降低熱阻,可有效改善自適應冷板的控溫性能。

圖6結果顯示,熱源功率在一定范圍內(nèi)階躍變化時,自適應冷板能夠實現(xiàn)可靠的控溫功能,但其最終穩(wěn)態(tài)溫度隨著熱源功率階躍增幅的增加而升高。這與采用控制器的主動控溫方法有較大區(qū)別(采用主動控溫方法可以將控溫穩(wěn)態(tài)溫度調(diào)控至擾動前穩(wěn)態(tài)溫度),原因在于,采用石蠟控溫冷板進行控溫時,控溫冷板內(nèi)石蠟的特性是隨著溫度變化而變化的,可以根據(jù)自身的體積變化被動地推動閥桿移動,調(diào)節(jié)進入冷板的流體流量。熱源功率的階躍幅度越大,自適應控溫冷板的控溫超調(diào)量越大,調(diào)節(jié)速度越慢。這是因為感溫石蠟推動閥門的幅度會隨著熱源功率階躍幅值的增加而緩慢增大,調(diào)節(jié)進入冷板的流體流量。

5 結束語

本文根據(jù)石蠟感溫相變而發(fā)生體積變化的特性設計了具備自適應控溫能力的冷板,給出了自適應控溫冷板內(nèi)石蠟設計模型,由此采用自適應控溫冷板構建的單相流體熱控回路,建立了該單相流體熱控回路的動態(tài)模型,并進行了冷板控溫性能分析。結果表明:

1)所設計的自適應控溫冷板利用石蠟的相變而體積變化特性,結合單相流體回路,在熱源載荷發(fā)生階躍變化時,較好地實現(xiàn)了溫度的自適應控制,在不同的石蠟特性參數(shù)、不同的熱阻、不同的熱載荷條件下均具有自適應控溫能力。

2)石蠟包內(nèi)石蠟的最大膨脹率越大,自適應控溫冷板的目標溫度的控溫響應時間越快,而且控溫超調(diào)量??;石蠟的潛熱越大,自適應冷板的超調(diào)越大,動態(tài)調(diào)節(jié)時間越長。

3)冷板與石蠟包間熱阻越大,自適應控溫冷板的控溫穩(wěn)定時間越長。熱阻的大小取決于自適應冷板與石蠟包的加工工藝。因此,改善石蠟包內(nèi)部結構,減小冷板與石蠟包間接觸熱阻,可以有效提高自適應控溫冷板動態(tài)控溫響應特性。

[1]寧獻文,張加迅.基于泵變頻調(diào)速的航天器熱控制技術[J]. 中國空間科學技術,2011,31(2):47-51.

NING XIANWEN, ZHANG JIAXUN. Spacecraft thermal control technology based on variable frequency pump[J]. Chinese Space Science and Technology, 2011,31(2):47-51.

[2]寧獻文,張加迅,趙欣.衛(wèi)星流體回路熱控系統(tǒng)前饋PID控制[J].中國空間科學技術,2008,28(4):1-6.

NING XIANWEN, ZHANG JIAXUN,ZHAOXIN. Feed forward PID control of satellite single-phase fluid loop thermal control system[J]. Chinese Space Science and Technology, 2008,28(4):1-6.

[3]劉東曉,李運澤,李淼,等. 微小航天器單相流體回路自主熱控地面實驗研究[J].宇航學報,2012,33(3):392-397.

LIU DONGXIAO, LI YUNZE,LI MIAO, et al. Ground experimental research on autonomous thermal control of single-phase fluid loop for micro or mini spacecraft[J]. Journal of Astronautics, 2012,33(3):392-397.

[4]VRABLE D L, VRABLE M D. Space-based radar antenna theraml control[C]∥AIP Conference Proceedings, New Mexico,2001:277-282.

[5]吳斌,邢玉明. 填充泡沫復合相變材料的熱控單元熱性能研究[J]. 航空動力學報, 2010,25(11): 2487-2492.

WU BIN, XING YUMING. Numerical investigation of thermal control unit with foam composite phase change material[J]. Journal of Aerospace Power,2010,25(11): 2487-2492.

[6]王亮,林貴平.相變材料微膠囊表面吸附納米顆粒對傳熱過程的影響[J]. 航空動力學報,2011,26(9):1947-1952.

WANG LIANG, LIN GUIPING. Effect of microencapsulated phase change material absorbing nanoparticles on heat transfer[J]. Journal of Aerospace Power,2011,26(9): 1947-1952.

[7]SWANSON T D, BIRUR G C. NASA thermal control technologies for robotic spacecraft[J]. Applied Thermal Engineering, 2003,23(9):1055-1060.

[8]吳懷超,吳白羽,張秀華. 石蠟感溫閥傳熱性能的數(shù)字仿真研究[J].中國機械工程, 2010,21(16):1921-1926.

WU HUICHAO, WU BAIYU, ZHANG XIUHUA. Numerical simulation of heat transfer performance of paraffin thermal sensistice valve[J]. China Mechanical Engineering, 2010, 21(16):1921-1926.

[9]YANG BOZHI, LIN QIAO. A latchable mircrovalve using phase change of paraffin wax[J]. Sensors and Actuators,2007, 134: 194-200.

[10]楊世銘,陶文銓.傳熱學[M].北京:高等教育出版社,2006.

YANG SHIMING, TAO WENQUAN. Heat transfer[M]. Beijing: Higher Education Press, 2006.

[11]中國機械工程學會. 機械設計手冊[M]. 北京:電子工業(yè)出版社,2007.

CHINESE MECHANICAL ENGINEERING ORGANIZATION. Mechanical design manual[M]. Beijing: Electronic Industry Press, 2007.

李運澤 1972年生,2002年獲清華大學工程熱物理專業(yè)博士學位,現(xiàn)在北京航空航天大學航空科學與工程學院教授、博導,研究領域是航天器熱控制、能源管理等。

(編輯:高珍)

Design and Performance Analysis of Self-adaption Temperature Control Cold Plate

ZHANG Hongsheng1LI Yunze1WANG Shengnan1NING Xianwen2

(1 Beihang University,Beijing 100191)(2 Beijing Institute of Spacecraft Systems Engineering,Beijing 100094)

To improve the temperature control reliability of spacecraft thermal control system,a self-adaption temperature control cold plate was designed based on the volume change characteristics of the paraffin wax due to the phase-change as its temperature changed. The design model of the self-adaption temperature control cold plate was built, and the thermal net model of the single phase fluid loop with the cool plate was given. The performance of the cold plate and the single phase fluid loop was analyzed. Results show that the cold plate designed has the ability of self-adaption temperature control, and it may be widely used in the temperature control for the electronic devices at ground and heat loads on spacecraft.

Self-adaption temperature control; Thermal control; Sensitive paraffin wax; Cold plate; Spacecraft

國家自然科學基金(50506003)資助項目

2015-04-14。收修改稿日期:2015-08-18

10.3780/j.issn.1000-758X.2015.06.002

張紅生 1987年生,2012年獲華北水利水電學院流體機械及工程專業(yè)工學碩士學位,現(xiàn)為北京航空航天大學人機與環(huán)境工程專業(yè)博士研究生。研究方向為電子設備熱設計及航天器熱控制。

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