CN105539860A - 一种适于长航时大热流的热管理装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种适于长航时大热流的热管理装置,包含压气机(1),空液热交换器(2),涡轮(3),水分离器(4),座舱(5),电机(6),电子设备(7),蒸发器(8),温度控制活门(9),空气在压气机(1)内受到压缩后进入空液热交换器(2),将热量传递给液体循环冷却回路,再进入涡轮(3)降温,经水分离器(4)进入座舱(5),吸收热量后再进入压气机(1),完成一个循环:其中压气机(1)动力来自电机(6)的输入功率以及涡轮(3)的膨胀做功。本发明以碳氢燃料作为热沉,***冷却能力大;利用空气循环制冷***对座舱空气进行调节,可靠性高;能量利用率较高,结构紧凑。
Description
所属技术领域
本发明涉及一种飞机环境控制技术。
背景技术
目前国内外飞机环境控制领域应用的主要技术有空气循环冷却技术、蒸发循环冷却技术和液体回路冷却技术。
空气循环冷却技术广泛应用于各种类型的飞机环境控制***中,但是制冷性能系数低,地面停机时***工作可靠性差,加之又由于引入的是外界冲压空气,导致使用高度和速度受到一定的限制,这些都与高超声速飞行器气动加热严重,飞行高度和速度大的特点形成了矛盾。
蒸发循环冷却技术具有以下特点:性能系数较高,经济性较好;与外界大气的关系较小,基本上不受飞行高度和速度的影响;适应性大,可把制冷作用准确地调定在所需点上;能够解决飞机地面停机冷却及低空除湿问题。
液体回路冷却技术属于间接式冷却,中间冷却剂为液体。液体的导热系数和质量热容均比空气大得多。在同样的设备功率下,使用液体冷却剂可以减少通往设备的流量及管路尺寸,成为对集中热载荷和远距离热载荷进行冷却的一种非常有效的方法。
上述现有技术往往考虑的是人或设备,是相对独立的,并没有统筹安排。高超声速飞行器热管理***不仅要为人员提供一个良好的、舒适的工作环境,而且要为电子设备和其它设备提供一个安全可靠的工作环境,其对***的设计提出了更为苛刻的要求,应当考虑重量、性能、成本、可靠性、代偿损失等因素,将机体结构、防热***、热控***乃至推进***综合在一起进行设计。
高超声速飞行器是当今世界各主要航空航天大国研究的热点,它具有及其重要的商业和军事应用价值,对国家安全具有极大的战略意义。高超声速飞行器在大气层中以马赫数大于5的速度飞行,遭遇到的气动加热环境极其严重。
发明内容
发明目的
本发明的任务和目的旨在从高超声速飞行器满足飞行时间长、速度大和高度高的任务包线的角度出发,解决传入飞行器内部气动加热量、发动机废热和电子设备散发热量的冷却需求,提出适用于长航时大热流的热管理装置。
技术方案
一种适于长航时大热流的热管理装置,包含压气机1,空液热交换器2,涡轮3,水分离器4,座舱5,电机6,电子设备7,蒸发器8,温度控制活门9,压缩机10,冷凝器11,节流阀12,碳氢燃料箱13,泵14,发动机15,
其中,空气在压气机1内受到压缩后进入空液热交换器2,将热量传递给液体循环冷却回路,再进入涡轮3降温,经水分离器4进入座舱5,吸收热量后再进入压气机1,完成一个循环:其中压气机1动力来自电机6的输入功率以及涡轮3的膨胀做功;
所述液体循环冷却回路的工作状态为液体在电子设备7吸收热量后进入蒸发器8被冷却,同时温度控制活门9进行调温后,与空液热交换器2换热后进入电子设备7,形成液体循环冷却回路:液体制冷剂在蒸发器8中吸收液体冷却回路的热量后蒸发,蒸气进入压缩机10中被压缩,然后进入冷凝器11将热量传递给碳氢燃料,冷却后的制冷剂经节流阀12流入蒸发器8,再次吸收热量而不断循环:碳氢燃料箱13中燃料通过泵14做功后,流入冷凝器11中吸收热量后进入发动机15。
技术效果
本发明由座舱空气调节分***和电子设备冷却分***组成。以碳氢燃料作为热沉,***冷却能力大;利用空气循环制冷***对座舱空气进行调节,结构简单,可靠性高;利用蒸发循环制冷***和单相液体回路***之间换热带走电子设备和座舱的热载荷,能量利用率较高,结构紧凑。适用于飞行时间长,飞行速度大、飞行高度高的高超声速飞行器。与现有技术相比,本发明所具有的优点和积极效果,例如性能的提高、成本的降低等。
附图说明
图1为本发明组成示意图。
具体实施方式
如图1所示,一种适于长航时大热流的热管理装置,包含压气机1,空液热交换器2,涡轮3,水分离器4,座舱5,电机6,电子设备7,蒸发器8,温度控制活门9,压缩机10,冷凝器11,节流阀12,碳氢燃料箱13,泵14,发动机15,
其中,空气在压气机1内受到压缩后进入空液热交换器2,将热量传递给液体循环冷却回路,再进入涡轮3降温,经水分离器4进入座舱5,吸收热量后再进入压气机1,完成一个循环:其中压气机1动力来自电机6的输入功率以及涡轮3的膨胀做功;
所述液体循环冷却回路的工作状态为液体在电子设备7吸收热量后进入蒸发器8被冷却,同时温度控制活门9进行调温后,与空液热交换器2换热后进入电子设备7,形成液体循环冷却回路:液体制冷剂在蒸发器8中吸收液体冷却回路的热量后蒸发,蒸气进入压缩机10中被压缩,然后进入冷凝器11将热量传递给碳氢燃料,冷却后的制冷剂经节流阀12流入蒸发器8,再次吸收热量而不断循环:碳氢燃料箱13中燃料通过泵14做功后,流入冷凝器11中吸收热量后进入发动机15。
Claims (1)
1.一种适于长航时大热流的热管理装置,包含压气机(1),空液热交换器(2),涡轮(3),水分离器(4),座舱(5),电机(6),电子设备(7),蒸发器(8),温度控制活门(9),压缩机(10),冷凝器(11),节流阀(12),碳氢燃料箱(13),泵(14),发动机(15),
其特征在于:空气在压气机(1)内受到压缩后进入空液热交换器(2),将热量传递给液体循环冷却回路,再进入涡轮(3)降温,经水分离器(4)进入座舱(5),吸收热量后再进入压气机(1),完成一个循环:其中压气机(1)动力来自电机(6)的输入功率以及涡轮(3)的膨胀做功;
其中所述液体循环冷却回路的工作状态为液体在电子设备(7)吸收热量后进入蒸发器(8)被冷却,同时温度控制活门(9)进行调温后,与空液热交换器(2)换热后进入电子设备(7),形成液体循环冷却回路:液体制冷剂在蒸发器(8)中吸收液体冷却回路的热量后蒸发,蒸气进入压缩机(10)中被压缩,然后进入冷凝器(11)将热量传递给碳氢燃料,冷却后的制冷剂经节流阀(12)流入蒸发器(8),再次吸收热量而不断循环:碳氢燃料箱(13)中燃料通过泵(14)做功后,流入冷凝器(11)中吸收热量后进入发动机(15)。
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