RU2548468C2 - Система обеспечения теплового режима космического аппарата - Google Patents
Система обеспечения теплового режима космического аппарата Download PDFInfo
- Publication number
- RU2548468C2 RU2548468C2 RU2012126427/11A RU2012126427A RU2548468C2 RU 2548468 C2 RU2548468 C2 RU 2548468C2 RU 2012126427/11 A RU2012126427/11 A RU 2012126427/11A RU 2012126427 A RU2012126427 A RU 2012126427A RU 2548468 C2 RU2548468 C2 RU 2548468C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- heat exchanger
- heat
- cascade
- compressor
- working fluid
- Prior art date
Links
Landscapes
- Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)
- Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
Abstract
Изобретение относится к системе терморегулирования (СТР) бортовой аппаратуры космического аппарата. СТР выполнена на основе двухкаскадного теплового насоса. Бортовые приборы установлены на термостатирующих панелях (1) и отдают тепло через паровые камеры панелей в испарители (5) рабочего тела (РТ) нижнего каскада (фреон). Затем это РТ поступает на вход компрессора (2), далее - в промежуточный теплообменник (3) и, через детандер (4), в испаритель (5). В теплообменнике (3) РТ конденсируется и отдает тепло РТ верхнего каскада (смесь газов Не и Хе). Последнее подогревается в регенераторе (9) и идет на вход компрессора (7). После этого РТ верхнего каскада поступает в концевой теплообменник (8), где передает тепло в контур радиационного теплообменника (13), далее следует в регенератор (9) и, через детандер (10), в конденсатор (3). РТ радиаторного контура служит жидкометаллический теплоноситель, прокачиваемый электромагнитным насосом (12). Получив тепло в теплообменнике (8) от РТ верхнего каскада, этот теплоноситель отдает его зонам испарения тепловых труб - основных излучающих элементов теплообменника (13). Охлаждение компрессорно-детандерного турбоагрегата каждого каскада осуществляется РТ данного каскада через навитые на стенки корпуса турбоагрегата трубки. Технический результат изобретения состоит в повышении температуры радиационного теплообменника (13), и тем самым - улучшении его массогабаритных характеристик. 1 ил.
Description
Изобретение относится к системам обеспечения теплового режима аппаратуры космического аппарата.
Известен ряд систем обеспечения теплового режима космических аппаратов, которые включают в себя радиационный теплообменник, а также холодильные системы, содержащие последовательно включенные в замкнутый контур циркуляции рабочего тела (хладагента) испаритель, конденсатор, дроссельную запорно-регулирующую арматуру и компрессор. Так же известны системы, в которых дроссельная запорно-регулирующая арматура заменена на детандер, что позволяет повысить экономичность систем /Г.И. Воронин. Системы терморегулирования космических аппаратов, М.: Машиностроение, 1968, 316 с./. Известны компрессорно-детандерные турбоагрегаты космического назначения / Патент RU №94022667 «Компрессорно-детандерный турбоагрегат»/.
Также известны системы с тепловым насосом, например система с тепловым насосом, содержащим последовательно включенные в замкнутый контур циркуляции хладагента испаритель, конденсатор, дроссельную запорно-регулирующую арматуру и вакуумный насос / Патент RU №2382295 «Тепловой насос»/.
Недостатком перечисленных выше систем является ограниченная возможность для повышения температуры радиационного теплообменника, следствием чего является его большая площадь и масса при излучении тепловой энергии для систем с повышенным энерговыделением на борту.
Задача, на выполнение которой направлено заявленное изобретение, - уменьшение массогабаритных характеристик радиационного теплообменника, путем повышения его температурного уровня при помощи сжатия рабочего тела в компрессоре теплового насоса для систем с повышенным энерговыделением на борту.
Технический результат - минимизация массогабаритных характеристик радиационного теплообменника, необходимых для излучения теплоты, отводимой от аппаратуры за счет повышения температуры поверхности панелей.
Этот результат достигается тем, что: в системе обеспечения теплового режима, содержащей термостатирующие панели, выполненные в виде паровых камер, на стенках которых размещается термостатируемая аппаратура, и тепловой насос, тепловой насос выполнен по двухкаскадной схеме. В тепловом насосе в качестве рабочего тела в нижнем каскаде выбран фреон R142b, а в качестве рабочего тела верхнего каскада выбрана газовая смесь инертных газов Не+Хе. Верхний каскад теплового насоса содержит регенератор. При этом в паровых камерах размещаются элементы испарителя теплового насоса таким образом, что зоны испарения испарителя хладагента нижнего каскада являются зонами конденсации рабочего тела паровых камер. Также у компрессорно-детандерных турбоагрегатов на стенки корпуса турбоагрегата в зоне расположения электроприводов навиты трубки с прокачиваемым по ним рабочим телом, частично отбираемым на выходе из компрессорной ступени.
На фиг. 1 приведена схема СОТР.
Система обеспечения теплового режима состоит из термостатирующих панелей, теплового насоса и контура радиационного теплообменника.
В соответствии с фиг. 1 тепловой насос состоит из двух каскадов.
В состав нижнего каскада входят термостатирующие панели 1 в виде паровых камер, в которых размещаются элементы испарителя 5 таким образом, что зоны испарения испарителя 5 рабочего тела нижнего каскада являются зонами конденсации рабочего тела паровых камер, компрессорно-детандерный турбоагрегат, содержащий компрессор 2, детандер 4 и обеспечивающий работу компрессора 2 электродвигатель 6, а также соединительные трубопроводы. Передача теплоты из нижнего каскада теплового насоса в верхний каскад осуществляется в конденсаторе-промежуточном теплообменнике 3.
В состав верхнего каскада входят компрессорно-детандерный турбоагрегат, содержащий компрессор 7, детандер 10 и обеспечивающий работу компрессора 7 электродвигатель 11, концевой теплообменник 8, регенератор 9, а также соединительные трубопроводы.
В состав контура радиационного теплообменника 13 входит соответствующий контур концевого теплообменника 8 и электромагнитный насос 12.
Охлаждение компрессорно-детандерного турбоагрегата каждого каскада теплового насоса осуществляется при помощи навитых на стенки корпуса турбоагрегата в зоне расположения электродвигателя (электропривода) трубок с прокачиваемыми по ним рабочим телом данного каскада, частично отбираемым на выходе из соответствующего компрессора.
Согласно фиг. 1 рабочее тело нижнего каскада получает теплоту от термостатирующих панелей 1 (через паровые камеры), испаряется в испарителе 5 и поступает на вход компрессора 2, где после сжатия поступает в конденсатор-промежуточный теплообменник 3 теплового насоса. В нем рабочее тело нижнего каскада конденсируется и отдает теплоту рабочему телу верхнего каскада. Затем рабочее тело нижнего каскада направляется в детандер нижнего каскада 4, где расширяется и поступает на вход испарителя 5.
После получения теплоты от нижнего каскада рабочее тело верхнего каскада из конденсатора-промежуточного теплообменника 3 направляется в регенератор 9, где подогревается и идет на вход в компрессор верхнего каскада 7. После сжатия в компрессоре 7 рабочее тело верхнего каскада поступает в концевой теплообменник 8, где передает полученную теплоту в контур радиационного теплообменника 13. После этого оно направляется в регенератор 9, где отдает часть теплоты на подогрев потока рабочего тела на входе в компрессор 7, а затем поступает в детандер 10 верхнего каскада, где происходит его расширение. После детандера 10 рабочее тело верхнего каскада идет на вход в конденсатор-промежуточный теплообменник 3.
Прокачиваемый по контуру радиационного теплообменника 13 с помощью электромагнитного насоса 12 жидкометаллический теплоноситель, получив теплоту в концевом теплообменнике 8 от рабочего тела верхнего каскада, в коллекторах радиационного теплообменника 13 отдает полученную теплоту зонам испарения тепловых труб, являющихся основными теплоизлучающими элементами радиационного теплообменника.
Claims (1)
- Система обеспечения теплового режима космического аппарата, содержащая в своем составе термостатирующие панели, выполненные в виде паровых камер, причем зоны испарения испарителя рабочего тела нижнего каскада являются зонами конденсации рабочего тела этих паровых камер, на стенках которых размещается термостатируемая аппаратура, двухкаскадный тепловой насос, состоящий из испарителя, в котором тепловая энергия приборов передается от термостатирующих панелей к нижнему каскаду теплового насоса, рабочим телом которого является фреон R142b, компрессорно-детандерные турбоагрегаты для каждого из каскадов, конденсатор, являющийся промежуточным теплообменником между нижним и верхним каскадами, причем рабочим телом в верхнем каскаде выбрана газовая смесь инертных газов Не и Хе, регенеративный теплообменник, повышающий эффективность термодинамического цикла верхнего каскада теплового насоса, и радиационный теплообменник, установленный в качестве конечного теплосбрасывающего устройства, связанный с верхним каскадом теплового насоса через гидравлический контур с концевым теплообменником.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012126427/11A RU2548468C2 (ru) | 2012-06-25 | 2012-06-25 | Система обеспечения теплового режима космического аппарата |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012126427/11A RU2548468C2 (ru) | 2012-06-25 | 2012-06-25 | Система обеспечения теплового режима космического аппарата |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2012126427A RU2012126427A (ru) | 2013-12-27 |
RU2548468C2 true RU2548468C2 (ru) | 2015-04-20 |
Family
ID=49786022
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2012126427/11A RU2548468C2 (ru) | 2012-06-25 | 2012-06-25 | Система обеспечения теплового режима космического аппарата |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2548468C2 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2688059C1 (ru) * | 2018-05-28 | 2019-05-17 | Валерий Эдуардович Габдрахимов | Устройство для охлаждения электродвигателей насосных агрегатов, установленных в перекачивающих станциях |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2577925C2 (ru) * | 2014-07-03 | 2016-03-20 | Акционерное общество "Информационные спутниковые системы" имени академика М.Ф. Решетнёва" | Система терморегулирования космического аппарата |
Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2000281000A (ja) * | 1999-03-11 | 2000-10-10 | Alcatel | スペースクラフトの外部放射要素により飛行中に吸収される外部熱線束のシミュレーション方法と、この方法を実施するためのスペースクラフト |
RU2196079C2 (ru) * | 2000-12-15 | 2003-01-10 | Государственный научно-производственный ракетно-космический центр "ЦСКБ-Прогресс" | Космический аппарат |
KR100567391B1 (ko) * | 2005-02-04 | 2006-04-04 | 국방과학연구소 | 수은램프와 할로겐램프 조합 방식을 이용한 솔라 시뮬레이터 |
RU2319912C2 (ru) * | 2006-02-09 | 2008-03-20 | Евгений Михайлович Булыжёв | Способ трансформации тепла и теплохолодильное устройство для его осуществления |
RU2347983C2 (ru) * | 2005-11-14 | 2009-02-27 | Пелипенко Андрей Иванович | Способ организации работы многокомпонентного энергогенерирующего цикла при помощи селективных мембран |
CN201273702Y (zh) * | 2008-09-10 | 2009-07-15 | 陈增华 | 热回收型空调热水器 |
RU88781U1 (ru) * | 2009-07-16 | 2009-11-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский энергетический институт (технический университет)" (ГОУВПО "МЭИ(ТУ)") | Детандер-генераторная установка |
RU2382295C2 (ru) * | 2007-12-21 | 2010-02-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Белгородский государственный университет" | Тепловой насос |
-
2012
- 2012-06-25 RU RU2012126427/11A patent/RU2548468C2/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2000281000A (ja) * | 1999-03-11 | 2000-10-10 | Alcatel | スペースクラフトの外部放射要素により飛行中に吸収される外部熱線束のシミュレーション方法と、この方法を実施するためのスペースクラフト |
RU2196079C2 (ru) * | 2000-12-15 | 2003-01-10 | Государственный научно-производственный ракетно-космический центр "ЦСКБ-Прогресс" | Космический аппарат |
KR100567391B1 (ko) * | 2005-02-04 | 2006-04-04 | 국방과학연구소 | 수은램프와 할로겐램프 조합 방식을 이용한 솔라 시뮬레이터 |
RU2347983C2 (ru) * | 2005-11-14 | 2009-02-27 | Пелипенко Андрей Иванович | Способ организации работы многокомпонентного энергогенерирующего цикла при помощи селективных мембран |
RU2319912C2 (ru) * | 2006-02-09 | 2008-03-20 | Евгений Михайлович Булыжёв | Способ трансформации тепла и теплохолодильное устройство для его осуществления |
RU2382295C2 (ru) * | 2007-12-21 | 2010-02-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Белгородский государственный университет" | Тепловой насос |
CN201273702Y (zh) * | 2008-09-10 | 2009-07-15 | 陈增华 | 热回收型空调热水器 |
RU88781U1 (ru) * | 2009-07-16 | 2009-11-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский энергетический институт (технический университет)" (ГОУВПО "МЭИ(ТУ)") | Детандер-генераторная установка |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2688059C1 (ru) * | 2018-05-28 | 2019-05-17 | Валерий Эдуардович Габдрахимов | Устройство для охлаждения электродвигателей насосных агрегатов, установленных в перекачивающих станциях |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2012126427A (ru) | 2013-12-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Austin et al. | Transcritical carbon dioxide heat pump systems: A review | |
EP3734188B1 (en) | Method for transferring heat between two or more media and system for carrying out said method | |
RU2700057C2 (ru) | Подогреватель жидкости испарителя для уменьшения заряда хладагента | |
RU2573726C2 (ru) | Система для выполнения компрессионного холодильного цикла, использующая воду в качестве хладагента | |
US20140338389A1 (en) | Vapor compression system with thermal energy storage | |
KR101325319B1 (ko) | 축열식 냉난방 장치 | |
JPWO2014185525A1 (ja) | エネルギー変換システム | |
EP1843108B1 (en) | Air refrigerant type refrigerating/heating apparatus | |
JP2011080736A (ja) | 熱交換装置 | |
RU2548468C2 (ru) | Система обеспечения теплового режима космического аппарата | |
Kim et al. | Characteristics of R134a/R410a cascade heat pump and optimization | |
KR101649447B1 (ko) | 도시가스를 이용한 지열히트펌프 시스템 | |
KR102044308B1 (ko) | 가스히트펌프식 공조 및 온수공급 장치 | |
Sarkar | Transcritical carbon dioxide heat pumps for simultaneous cooling and heating | |
EP2856042B1 (en) | Energy recovery apparatus | |
JP2020507733A (ja) | ヒートポンプ設備の運転方法、ヒートポンプ設備、発電所、およびヒートポンプ設備を有する発電所 | |
KR20150133966A (ko) | 냉방 시스템 | |
JP5262428B2 (ja) | ヒートポンプシステム | |
KAYA et al. | EXERGY EFFICIENCY AND HEAT TRANSFER FROM THE CONDENSER IN HEAT PUMP SYSTEMS | |
RU2592158C1 (ru) | Воздушная система термостатирования объектов, размещенных в окружающей среде | |
WO2023049231A1 (en) | Modular high-performance turbo-compression cooling | |
Rajamanickam et al. | Two phase CFD flow analysis of R134a and R1234yf refrigerants and its effect on cooling performance in an automobile HVAC evaporator core | |
Shi et al. | Design and experimental investigation on a 150K auto-cascade refrigeration system | |
TWM496734U (zh) | 具有熱能與機械動能整合運用的空調壓縮機裝置 | |
KR101403768B1 (ko) | 히트펌프의 이단 증발용 진공박스 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20180626 |