液氮温区低温回路热管的实验研究——第一部分:结构设计和实验系统

    1 引 言

    回路热管（EFG）是前苏联热物理研究所institute of Thermal physics}Maidanik发明的。由于它的独特的结构，优越的性能，所以受到传热界人士和空间飞行器研制者的瞩目，并成为航天器热控制系统中一种先进的具有广阔发展前景的技术[1]。能在深低温区工作的低温回路热管是低温集成系统的关键技术，已成为回路热管应用研究的主要方向之一。

    作者研制的即是工作在液氮温区的低温回路热管，其冷却回路有一个吸收低温热负荷的蒸发器，还有一个把热释放给制冷机冷端的冷凝器。这些器件通过长薄壁管相连，为制冷机冷端与被冷却器件间提供了良好的热和振动隔离。由于它的蒸气和液体管线中都没有使用吸液芯，因此能以极小的管线(5一3. 0 mm)实现相当灵活的布置。由于低温回路热管工作在深低温区，所以必须在真空罩中对其进行性能测试实验。为此，作者设计了一种结构简单的低温回路热管，并搭建了相应的实验台，从而为下一步研究低温回路热管的启动和传热特性做准备。

    2低温回路热管的结构和设计计算

    2. 1低温回路热管的结构

    低温回路热管利用工质的蒸发和凝结的相变过程来传递热量，因而是一种高效的传热设备。它由主蒸发器、冷凝器、次蒸发器、气液传输管线以及气库等五部分构成。主蒸发器与热源接触，冷凝器与冷源接触。由于用以提供毛细驱动力的多孔结构只放置在主蒸发器中，所以传输管线可使用内壁光滑的金属软管，从而在隔离冷、热源间振动影响的同时，也使得冷、热源的布置更为灵活方便。

     作者所研究的低温回路热管其结构如图1所示:冷凝器是由一根1 m多长、外径为3mm的紫铜管盘旋后锡焊在一块薄紫铜板上而形成。串联在冷凝器管线上的次蒸发器是一个内表面切割了轴向槽道的管子，其目的是利用槽道热管的工作原理，在加热次蒸发器时产生一定的压力，从而推动次蒸发器前的一段冷凝液流向主蒸发器，从而促使主蒸发器温度能加速下降至工质临界温度以下。主蒸发器是由不锈钢粉末烧结而成的多孔结构微孔的直径约为3 }.a,m }，其内表面切割出矩形槽道作为蒸气的流动通道。连接主蒸发器和冷凝器的是液体管线和蒸气管线，使用的都是外径为3 mm的不锈钢薄壁管。气库放置在真空罩外部，气库与冷凝器管线由一细长管相连。此细长管从真空罩中引出来先经压力表、后经阀门与气库相连。关闭阀门可消除气库容积对回路热管工作的影响，同时由于气库放在真空罩外，所以关闭阀门也可减少漏热的影响。

    2. 2低温回路热管的结构设计计算