¿Qué es Tubo de calor?

Un elemento de transferencia de calor eficaz utilizado en el control térmico de naves espaciales. Tiene un efecto de conductividad térmica muy alta y generalmente se compone de una carcasa de tubo, un núcleo de tubo y un fluido de trabajo (medio de trabajo).

En 1942, el estadounidense RS Gohler propuso el concepto de tubo de calor. En 1963, el estadounidense GM Grover inventó el tubo de calor y desde entonces, la investigación y la aplicación de los tubos de calor se han desarrollado rápidamente.

En 1967, Estados Unidos instaló por primera vez un tubo de calor de agua y acero inoxidable en un satélite y realizó una prueba de vuelo espacial. Al año siguiente, se aplicó por primera vez al "Satélite Geodésico" (GEOS-B).

Desde entonces, la aplicación de tubos de calor en el control térmico de naves espaciales se ha generalizado cada vez más. China utilizó tubos de calor por primera vez en el satélite artificial retornable lanzado en diciembre de 1976.

Principio de funcionamiento básico Eltubo de calor se divide en una sección de evaporación y una sección de condensación a lo largo de la dirección longitudinal, y también se puede agregar una sección adiabática en el medio según sea necesario.

La sección transversal del tubo de calor se compone de una carcasa de tubo, un núcleo de tubo y una cavidad de vapor.

Saque el aire interno e inyecte una cierta cantidad de fluido de trabajo y luego selle la carcasa del tubo. El núcleo del tubo tiene una estructura capilar porosa y los poros están llenos de fluido de trabajo líquido. La cámara de vapor contiene vapor saturado del fluido de trabajo.

Durante el funcionamiento, se introduce calor externo desde la sección de evaporación, de modo que el fluido de trabajo en el núcleo del tubo de la sección de evaporación absorbe calor y se evapora en vapor y fluye hacia la sección de condensación y se condensa en la superficie del núcleo del tubo de la condensación. sección, liberando el calor latente de vaporización y transfiriéndolo fuera del tubo.

El fluido de trabajo líquido condensado en la sección de condensación fluye de regreso a la sección de evaporación debido a la diferencia de presión capilar en el núcleo del tubo. Este continúa circulando, transfiriendo continuamente calor de un extremo del tubo de calor al otro extremo.

El tubo de calor utiliza el proceso de evaporación-condensación para transferir calor, y la diferencia de temperatura entre los dos extremos es muy pequeña, por lo que el tubo de calor tiene una conducción de calor efectiva muy alta y su capacidad de transferencia de calor es equivalente a cientos de veces la de una varilla de cobre con la misma sección transversal.

La resistencia térmica del tubo de calor es muy baja y se pueden obtener excelentes propiedades isotérmicas.

Los tubos de calor para el control térmico de naves espaciales utilizan principalmente carcasas de aluminio, utilizando amoníaco como medio de trabajo, y el rango de temperatura de funcionamiento general es de -50 a + 50 ° C.

Además de los tubos de calor estándar mencionados anteriormente, también se ha utilizado ampliamente en naves espaciales un tubo de conducción de calor variable con capacidad de transferencia automática de calor.

El tubo de conducción de calor variable es un tubo de calor lleno de gas, que tiene una cámara de almacenamiento de aire más para almacenar gas inerte no condensable que los tubos de calor ordinarios.

En el estado inactivo, el gas inerte y el vapor del fluido de trabajo se mezclan; cuando la tubería de calor está funcionando, el vapor del fluido de trabajo y el gas inerte fluyen a la sección de condensación juntos, y el vapor condensado fluye de regreso a la sección de evaporación , y el gas inerte permanece en la sección de condensación para formar un tapón de gas.

La interfaz entre el gas inerte y el vapor del fluido de trabajo se encuentra en una determinada posición en la sección de condensación.

Cuando aumenta la entrada de calor, la temperatura del vapor del fluido de trabajo en el tubo aumenta, la presión de vapor saturado del fluido de trabajo aumenta rápidamente y la esclusa de aire comprimido aumenta el área de la sección de condensación efectiva y disipa más calor. Cuando la entrada de calor disminuye, la situación se invierte.

Aplicación detubos de calor Los tubos de calor se utilizan en dos aspectos en las naves espaciales: Isotermalizar la estructura de la nave espacial o el equipo interno: utilice tubos de calor para reducir la diferencia de temperatura en cada parte de la estructura exterior de la nave espacial y lograr una isotermalización parcial, mejorando así la temperatura de funcionamiento de la celda solar Condiciones para aumentar la potencia de salida.

Tenga en cuenta la uniformidad de la temperatura de la estructura de la cabina de instrumentos y los instrumentos internos, y mejore las condiciones de temperatura de trabajo.

Resuelva el problema de disipación de calor de los equipos electrónicos y componentes transportados por la nave espacial: la aplicación de tubos de calor puede distribuir el calor a la superficie de disipación de calor más grande (placa de radiación), convirtiéndolo en una densidad de flujo de calor baja y disipándolo hacia afuera.

Este dispositivo que combina el tubo de conducción de calor variable y la placa radiante se denomina radiador de tubo de conducción de calor variable.

Algunos satélites de comunicación utilizan radiadores de tubo de calor variable para resolver los problemas de disipación de calor y control de temperatura de los tubos de ondas viajeras. Además, este tipo de tubo de calor también se ha aplicado en la tecnología de refrigeración espacial de naves espaciales.