一種適用于變重力環(huán)境下的蒸汽發(fā)生器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種適用于變重力環(huán)境下的蒸汽發(fā)生器，包括殼體位于殼體一端的進(jìn)液口以及位于殼體另一端的氣體出口，在所述殼體內(nèi)設(shè)置有加熱裝置，所述加熱裝置成環(huán)狀布置在所述殼體內(nèi)，在所述加熱裝置內(nèi)設(shè)置有多孔泡沫金屬毛細(xì)芯，在所述加熱裝置與多孔泡沫金屬毛細(xì)芯之間間隔設(shè)置有用于蒸汽通過的槽道，該槽道與所述氣體出口連通。本發(fā)明利用多孔泡沫金屬的毛細(xì)力作用抽取液體，毛細(xì)力作用可以克服微重力環(huán)境下氣泡阻滯的影響，將液體分散至腔體內(nèi)部；泡沫金屬的高熱導(dǎo)率和高比表面積，增加了氣泡氣化核心數(shù)目和傳熱面積，強(qiáng)化換熱性能，達(dá)到系統(tǒng)簡單、成本低、安全可靠、高效換熱及流體分配的目的。
【專利說明】
一種適用于變重力環(huán)境下的蒸汽發(fā)生器
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種變重力環(huán)境下高效輕型可靠的蒸汽發(fā)生裝置，具體涉及的是一種帶有多孔泡沫金屬吸液芯的蒸汽發(fā)生器。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著空間探測活動(dòng)的快速發(fā)展，熱控技術(shù)和流體管理技術(shù)是空間活動(dòng)和航天飛行器可靠運(yùn)行的關(guān)鍵因素。空間中的變重力環(huán)境異于地球的重力環(huán)境。微重力環(huán)境下氣泡阻滯在液體中從而加大了氣液分離的難度。同時(shí)空間裝備的體積和重量有限制要求，設(shè)備輕型化及高效可靠性是空間設(shè)備領(lǐng)域迫切需要解決的問題。
[0003]蒸汽發(fā)生器在微重力環(huán)境下的應(yīng)用廣泛，涉及熱控技術(shù)和流體管理技術(shù)，它的可靠高效運(yùn)行對空間活動(dòng)影響很大。目前常用的蒸汽發(fā)生器利用液體栗輸送液體，加熱后通過氣液分離器分離出氣體并輸出。此類蒸汽發(fā)生器設(shè)備復(fù)雜，體積龐大，加熱效率低，氣液分離效果不顯著，其大量的開發(fā)應(yīng)用亟需設(shè)計(jì)上的改進(jìn)和優(yōu)化。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，而提供一種適用于變重力環(huán)境下的質(zhì)量輕、體較小的蒸汽發(fā)生器。
[0005]該蒸汽發(fā)生器將液體栗、加熱裝置和氣液分離器功能集合為一個(gè)整體，可以有效地提高換熱能力，克服微重力環(huán)境下氣泡阻滯的影響，結(jié)構(gòu)簡單緊湊，減輕空間設(shè)備體積和重量，適用于空間流體管理和熱管理技術(shù)，適合大量的開發(fā)應(yīng)用。
[0006]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:
一種適用于變重力環(huán)境下的蒸汽發(fā)生器，包括殼體位于殼體一端的進(jìn)液口以及位于殼體另一端的氣體出口，在所述殼體內(nèi)設(shè)置有加熱裝置，其特征在于:所述加熱裝置成環(huán)狀布置在所述殼體內(nèi)，在所述加熱裝置內(nèi)設(shè)置有多孔泡沫金屬毛細(xì)芯，在所述加熱裝置與多孔泡沫金屬毛細(xì)芯之間間隔設(shè)置有用于蒸汽通過的槽道，該槽道與所述氣體出口連通。
[0007]本發(fā)明的蒸汽發(fā)生器集成了液體栗、加熱裝置和氣液分離器的功能，具有高效輕型可靠的優(yōu)點(diǎn)；利用多孔泡沫金屬的毛細(xì)力作用抽取液體，毛細(xì)力作用可以克服微重力環(huán)境下氣泡阻滯的影響，將液體分散至腔體內(nèi)部;泡沫金屬的高熱導(dǎo)率和高比表面積，增加了氣泡氣化核心數(shù)目和傳熱面積，強(qiáng)化換熱性能;殼體內(nèi)表面具有利于蒸汽通過的槽道，殼體與泡沫金屬的一側(cè)緊密結(jié)合，結(jié)構(gòu)緊湊合理，提高了蒸汽發(fā)生器的熱有效性，達(dá)到系統(tǒng)簡單、成本低、安全可靠、高效換熱及流體分配的目的。
[0008]本發(fā)明蒸汽發(fā)生器采用小孔徑的多孔泡沫金屬作為毛細(xì)芯，依靠泡沫金屬的毛細(xì)力作用抽取液體，并將液體均勻分散至腔體內(nèi)部，加熱后形成蒸汽。泡沫金屬的高熱導(dǎo)率和高比表面積，增加了氣泡氣化核心數(shù)目和傳熱面積，強(qiáng)化換熱性能。這種設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)集成了液體栗、加熱裝置和氣液分離器的功能，提高了換熱能力，減小了整體的體積和重量。
[0009]蒸汽發(fā)生器殼體內(nèi)表面具有適合蒸汽通過的槽道，用于加熱通過泡沫金屬毛細(xì)芯的液體，以及輸送蒸汽至氣體排出口；內(nèi)表面槽道增大了換熱面積，強(qiáng)化了換熱能力。
[0010]蒸汽發(fā)生器主體部分直徑范圍為10- 30 111111，長度為0.1 - 2 m。當(dāng)空間有限時(shí)，蒸汽發(fā)生器主體可以做成盤管狀。加熱功率為2 - 10 ff/cm20
[0011]本發(fā)明采用上述技術(shù)方案，與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點(diǎn):
1、本發(fā)明蒸汽發(fā)生器采用小孔徑的多孔泡沫金屬作為吸液芯，若工質(zhì)為水，孔徑為0.1-1 mm的泡沫金屬可以提供7-70Pa的壓力。通過吸液芯毛細(xì)力的作用抽取液體，并將液體均勻分散至吸液芯內(nèi)部，加熱后形成蒸汽。泡沫金屬的高熱導(dǎo)率和高比表面積，增加了氣泡氣化核心數(shù)目和傳熱面積，強(qiáng)化換熱性能。這種設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)集成了液體抽取和加熱功能，提高了換熱能力，減小了整體的體積和重量。適合空間活動(dòng)和航天飛行器的應(yīng)用。
[0012]2、本發(fā)明蒸汽發(fā)生器殼體內(nèi)表面具有適合蒸汽通過的槽道，用于加熱通過泡沫金屬吸液芯的液體，以及輸送蒸汽至氣體排出口 ；內(nèi)表面槽道增大了換熱面積，強(qiáng)化了換熱能力。
[0013]3、本發(fā)明的蒸汽發(fā)生器外表面裝有加熱裝置，加熱裝置可以采用帶狀加熱器或聚酰亞胺加熱片等。加熱裝置和殼體緊密相連，結(jié)構(gòu)簡單緊湊，加熱效率高。
[0014]4、本發(fā)明的多孔泡沫金屬，可以通過孔隙劑造孔、氣相沉積、電化學(xué)沉積等方法制成，制作方法簡單，適合批量生產(chǎn)。
【附圖說明】
[0015]圖1為一種適用于變重力環(huán)境下的蒸汽發(fā)生器結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2為圖1中A-A截面正視圖；
圖中1.進(jìn)液口； 2.多孔泡沫金屬吸液芯;3.蒸汽通道;4.蒸發(fā)器殼體;5.加熱裝置;6.蒸汽出口。
【具體實(shí)施方式】
[0016]下面結(jié)合附圖進(jìn)行更進(jìn)一步的詳細(xì)說明:
圖1給出了本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖，一種適用于變重力環(huán)境下的蒸汽發(fā)生器。具體結(jié)構(gòu)包括:進(jìn)液口 1、多孔泡沫金屬吸液芯2、蒸汽通道3、蒸發(fā)器殼體4、加熱裝置5、蒸汽出口 6。
[0017]蒸汽發(fā)生器主體包括多孔泡沫金屬吸液芯、蒸汽通道和蒸發(fā)器殼體，進(jìn)液口與蒸汽出口通過封口與管板結(jié)構(gòu)與蒸汽發(fā)生器主體焊接在一起。加熱裝置和殼體緊密相連，結(jié)構(gòu)簡單緊湊。蒸汽發(fā)生器主體部分直徑范圍為10 - 30 !!!!!!，長度為^ - 2 m。當(dāng)空間有限時(shí)，蒸汽發(fā)生器主體可以做成盤管狀。加熱功率為2 - 10 ff/cm20
[0018]吸液芯的泡沫金屬孔徑范圍為0.1 -1 mm，對于液體的作用力可以采用拉普拉斯方程計(jì)算，即八?=0/1?。若工質(zhì)為水，孔徑為0.1 -1 mm的泡沫金屬可以提供7-70Pa的表面壓力。
泡沫金屬是由銅或鋁材料通過孔隙劑造孔、氣相沉積、電化學(xué)沉積等方法制成，作方法簡單，適合批量生產(chǎn)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種適用于變重力環(huán)境下的蒸汽發(fā)生器，包括殼體位于殼體一端的進(jìn)液口以及位于殼體另一端的氣體出口，在所述殼體內(nèi)設(shè)置有加熱裝置，其特征在于:所述加熱裝置成環(huán)狀布置在所述殼體內(nèi)，在所述加熱裝置內(nèi)設(shè)置有多孔泡沫金屬毛細(xì)芯，在所述加熱裝置與多孔泡沫金屬毛細(xì)芯之間間隔設(shè)置有用于蒸汽通過的槽道，該槽道與所述氣體出口連通。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的蒸汽發(fā)生器，其特征在于，所述的多孔泡沫金屬吸液芯是由銅或鋁材料通過孔隙劑造孔、氣相沉積或電化學(xué)沉積方法制成，孔徑范圍為0.1 -1 mm。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的蒸汽發(fā)生器，其特征在于，所述加熱裝置采用帶狀加熱器或聚酰亞胺加熱片。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的蒸汽發(fā)生器，其特征在于，所述的蒸汽發(fā)生器殼體直徑范圍為10 - 30 mm，長度為0.1 - 2 m。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的蒸汽發(fā)生器，其特征在于，蒸汽發(fā)生器殼體成盤管狀。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的蒸汽發(fā)生器，其特征在于，所述加熱裝置的加熱功率為2- 10ff/cm2 ο
【文檔編號(hào)】F22B37/34GK106090866SQ201610412238
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年6月13日 公開號(hào)201610412238.4, CN 106090866 A, CN 106090866A, CN 201610412238, CN-A-106090866, CN106090866 A, CN106090866A, CN201610412238, CN201610412238.4
【發(fā)明人】施娟, 陳振乾, 李盼盼, 張景博
【申請人】東南大學(xué)