一种泵驱两相流体回路系统

本发明涉及热控，特别是涉及一种泵驱两相流体回路系统。

背景技术：

1、泵驱两相流体回路系统是利用工质在循环流动过程中的蒸发吸热和冷凝放热过程，进行热量收集、输运的热控系统。工质在循环泵的驱动下流入蒸发器，在进入蒸发器后工质吸收热量由单相变成气液两相状态，两相流体经过冷凝器释放热量后由气液两相变为液态，再进入循环泵，形成吸热、输运和放热的整个循环。

2、随着大功率、大型空间飞行器和特殊载荷设备的需求日益增多，上述热控系统通常应用于其中进行散热，以使得产热设备处于预设温度范围内。现有技术中的泵驱两相流体回路系统上通常还设置有储液器，储液器作为热控系统中工作温度的控制单元，其中，当储液器的温控温度恒定时，随着热载启动，热载温度不断升高，传递至两相回路的热量随着增加，冷凝器的散热负荷也随着增加，在冷凝器规格不变的情况下，需要设定较高的储液器温度来保证回路的冷却能力。

3、本发明的发明人发现：当产热设备产热降低或关闭后，蒸发器从产热设备吸收热量下降，系统回路蒸发器的液相换热面积增大，易致使产热设备温度(产热设备开启和关闭时的温度)梯度较大，从而易造成产热设备处于超出要求温度梯度范围的环境中，影响产热设备的性能。为了减小产热设备温度梯度，现有技术中可以根据产热设备产热量改变储液器的温控温度降低蒸发器的液相段面积实现。但当产热设备的产热量变化较快时，由于储液器热容较大，很难通过加热、制冷方式主动改变储液器的温控温度。

技术实现思路

1、鉴于上述问题，本发明实施例提供了一种泵驱两相流体回路系统，克服了上述当热载减小或关闭后，蒸发器从产热设备吸收热量下降后，蒸发器液相换热面积增加，致使系统回路温度(热载开启和关闭时的温度)梯度较大，从而易造成产热设备处于超出要求温度梯度范围，影响产热设备的性能问题。

2、根据本发明的一个方面，提供了一种泵驱两相流体回路系统,包括循环泵，所述循环泵用于驱动流体在管路中流动；蒸发器，所述蒸发器的进口通过管路连接于所述循环泵的出液口，所述蒸发器贴合在产热设备表面，所述蒸发器用于将流体至少部分加热形成蒸汽；冷凝器，所述冷凝器的进口通过管路连接于所述蒸发器的出口，所述冷凝器用于将所述蒸汽冷却至过冷流体；换热器，所述换热器的进液口通过管路连接于所述冷凝器的出口；储液器，所述储液器通过管路连通所述换热器的出液口以及所述循环泵的进液口，所述储液器包括第一腔体、第二腔体以及弹性隔膜，所述弹性隔膜分隔所述第一腔体和第二腔体，所述弹性隔膜位于所述第一腔体和所述第二腔体之间，所述第一腔体与所述循环泵的进液口连通，所述第二腔体为封闭腔体，当所述第二腔体内的压力大于或小于所述第一腔体内的压力时，所述第二腔体的体积增大或减小用于调节回路系统中的压力。

3、在一种可选的方式中，当所述第二腔体内的压力大于所述第一腔体内的压力时，所述第二腔体内的工质推动所述弹性隔膜朝所述第一腔体弯曲，所述第一腔体的体积减小，回路系统中的压力增大，当所述第二腔体内的压力小于所述第一腔体内的压力时，所述第一腔体内的工质推动所述弹性隔膜朝所述第二腔体弯曲，所述第一腔体的体积增大，回路系统中的压力减小。

4、在一种可选的方式中，所述第二腔体为封闭腔体，所述第二腔体内填充有第二工质，所述第二工质通过所述储液器内壁、换热器与所述冷凝器出口的工质进行换热，且当所述冷凝器出口工质温度大于或小于所述第二腔体内的第二工质的温度时，所述第二工质吸收或释放热量，所述第二腔体做膨胀或收缩运动。

5、在一种可选的方式中，所述换热器贴合于所述储液器的外表面，所述换热器靠近所述储液器的第二腔体设置，所述换热器的出口与所述第一腔体连通。

6、在一种可选的方式中，在所述冷凝器的出口的工质温度升高时，所述第二腔体的体积增大，所述第一腔体的体积减小，回路系统中的压力增大，在所述冷凝器的出口的工质温度降低时，所述第二腔体的体积减小，所述第一腔体的体积增大，回路系统中的压力减小。

7、在一种可选的方式中，所述储液器还包括温控器，所述温控器设置于外壳靠近所述第二腔体的一侧，所述温控器用于控制所述第二腔体内的温度。所述温控器用于加热或者冷却所述第二腔体内的温度，以提高对所述储液器温控的响应速度。

8、在一种可选的方式中，所述第一腔体内设置有第一工质，所述第二腔体设置有第二工质，所述第一工质的饱和压力和所述第二工质的压力均随所述储液器温度的变化而变化，且在相同温度下，所述第二工质的压力大于所述第一工质的饱和压力。

9、在一种可选的方式中，所述第一工质为r134a，所述第二工质为r22。

10、在一种可选的方式中，所述储液器至少满足以下条件之一：所述第一腔体内的工质为单一工质或混合工质；所述第二腔体内的工质为单一工质或混合工质。

11、本发明实施例的有益效果是：区别于现有技术的情况，本发明实施例设置有循环泵、蒸发器、冷凝器以及储液器。其中，所述循环泵用于驱动流体在管路中流动，所述蒸发器的进口通过管路连接于所述循环泵的出液口，所述蒸发器贴合在所述产热设备表面，所述蒸发器用于将流体至少部分加热形成蒸汽，所述冷凝器的进口通过管路连接于所述蒸发器的出口，所述冷凝器用于将所述蒸汽冷却至过冷，所述储液器换热器通过管路连接于冷凝器的出口，所述储液器通过管路连通所述换热器的出液口以及所述循环泵的进液口，所述储液器包括第一腔体、第二腔体以及弹性隔膜，所述弹性隔膜分隔所述第一腔体和第二腔体，所述弹性隔膜位于所述第一腔体和所述第二腔体之间，所述第一腔体与所述循环泵的进液口连通，由于所述第一腔体与系统回路处于连通状态，所述第一腔体内的压力与系统回路中的压力相同，当所述第二腔体内的压力大于或小于所述第一腔体内的压力时，即所述第二腔体内的压力大于或小于系统回路中的压力时，所述第二腔体的体积增大或减小用于调节回路系统中的压力，当系统回路中的压力偏小时，所述第二腔体的体积增大，所述第一腔体的体积减小，此时，所述第一腔体内的工质在系统回路中的流动，系统回路的压力增大，当系统回路的压力偏大时，第二腔体的体积减小，所述第一腔体的体积增大，此时，系统回路中的工质流向所述第一腔体内，系统回路的压力减小，从而实现所述储液器与系统回路的压力处于平衡的状态，当产热设备启动或关闭时，系统回路中的压力可通过所述第二腔体的体积增大或缩小进行调节，且无论产热设备处于启动还是关闭状态，系统回路中的蒸发器大部分处于两相换热状态中，从而保证蒸发器的温度梯度较小，进而使得产热设备处于要求温度梯度范围内，从而保证产热设备的正常工作。

技术特征：

1.一种泵驱两相流体回路系统，应用于产热设备，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的泵驱两相流体回路系统，其特征在于，

3.根据权利要求1所述的泵驱两相流体回路系统，其特征在于，

4.根据权利要求1所述的泵驱两相流体回路系统，其特征在于，

5.根据权利要求1所述的泵驱两相流体回路系统，其特征在于，

6.根据权利要求1所述的泵驱两相流体回路系统，其特征在于，

7.根据权利要求2所述的泵驱两相流体回路系统，其特征在于，

8.根据权利要求7所述的泵驱两相流体回路系统，其特征在于，

9.根据权利要求1所述的泵驱两相流体回路系统，其特征在于，

技术总结
本发明实施例涉及热控技术领域，特别公开了一种泵驱两相流体回路系统，包括循环泵；蒸发器，蒸发器的进口通过管路连接于循环泵的出液口，蒸发器贴合在产热设备的表面；冷凝器，冷凝器的进口通过管路连接于所述蒸发器的出口；储液器换热器，储液器换热器的进口与所述冷凝的出口，储液器换热器贴合在储液器表面；储液器，储液器的进液口通过管路连接于储液器换热器的出口，储液器的出液口通过管路连接于循环泵的进液口，储液器包括第一腔体、第二腔体以及弹性隔膜，弹性隔膜位于第一腔体和第二腔体之间，第一腔体与循环泵的进液口连通，第二腔体的体积增大或减小用于调节回路系统中的压力。通过上述方式，本发明实施例能够自适应调节回路系统压力。

技术研发人员：王镇锐,黄力平,何振辉
受保护的技术使用者：中山大学
技术研发日：
技术公布日：2024/5/8