空间膜式水蒸发器研究概述

空间膜式水蒸发器(SWME)是一种消耗型散热装置,依靠特殊的膜结构实现相变工质气-液分离,同时带走气化潜热,可应用于多种压力环境。文章主要调研了NASA关于SWME的研究背景、样机研制历程及其开展的性能试验,分析了SWME的工作原理,通过对比其研制的几代原理样机的技术特点,总结出SWME在结构、性能方面的发展趋势。该调研与分析可为我国SWME的研究设计提供参考。

空间膜式水蒸发散热理论分析与试验研究

针对空间膜式水蒸发器(SWME)中水工质蒸发过程的散热问题,应用管内对流换热和努森扩散-泊肃叶流动混合传质模型对该过程进行了数学描述。通过开展地面试验与数值计算,对工作参数与膜式水蒸发原理试样件稳态散热量之间的作用机理进行了研究,结果表明:流体入口温度和环境压力通过影响膜式水蒸发过程的压差驱动力,对该过程的稳态散热量产生显著影响,稳态散热量随流体入口温度线性增加,而与环境压力呈现负相关性。在小功率散热情况下,膜式水蒸发原理试样件散热量的单管数学模型计算值与试验结果之间的偏差更小。研究结果可为后续空间膜式水蒸发器的设计提供参考。

低气压高空膜式水蒸发循环冷却试验研究

为研究膜式水蒸发(WME)循环冷却技术在低气压高空环境中的应用可能,搭建以去离子水为工质的WME循环冷却系统试验平台。试验结果表明:系统在低于10 kPa的低气压环境下可以实现将55—70℃的热水降温至45—55℃的冷水,膜组件进出口温差最大达到16.8℃,制冷功率达到4 kW,膜组件热效率高于80%;系统具有一定自适应能力,随着加热功率的提高,制冷量也相应提高;系统结构简单紧凑、体积小、重量轻、易实现,在低气压高空温控应用中有着广阔前景。