熱沉—提供準(zhǔn)確地環(huán)境模擬
熱沉是空間環(huán)境模擬試驗(yàn)設(shè)備的重要組成部分，為航天器地面真空熱環(huán)境模擬試驗(yàn)提供冷黑環(huán)境。熱沉通常置于一個(gè)超高真空容器內(nèi)，工作環(huán)境是：低溫（-196℃）、高溫（+100℃）、高壓（內(nèi)壓可達(dá)1.6MPa），這就要求熱沉材料不但具有良好的低溫性能（強(qiáng)度和可塑性），還應(yīng)具有優(yōu)良的焊接性能，保證焊縫在長(zhǎng)期冷熱交變下仍能保持良好的真空氣密性。此外，材料本身導(dǎo)熱性應(yīng)比較好，在真空條件下出氣率比較低，才能保證熱沉在室溫和高溫下容易抽真空。因此，能用來(lái)做熱沉的材料只有銅及其合金、鋁及其合金以及奧氏體不銹鋼3類。
我國(guó)現(xiàn)有熱沉多為銅熱沉，銅雖然具有優(yōu)異的熱傳導(dǎo)性能，但真空下表面出氣率較高，加工工藝落后，焊接時(shí)需大量昂貴的銀焊條。鋁有優(yōu)良的導(dǎo)熱性，還有重量輕、成本低等特點(diǎn)，國(guó)外許多熱沉都是鋁熱沉。而不銹鋼的低溫機(jī)械性能優(yōu)越，真空下出氣率低，亦是一種新型熱沉的發(fā)展方向。國(guó)內(nèi)2000年之后建成的一些大型空間環(huán)境模擬設(shè)備，如XX6、XX5A等有采用鋁結(jié)構(gòu)和不銹鋼管-銅翅片結(jié)構(gòu)的熱沉。
鋁制（平行流）熱沉
我單位主要研制一種新型的鋁制（平行流）熱沉，其特點(diǎn)是：內(nèi)部低溫工質(zhì)的流通通道為平行流通道。在組成熱沉片時(shí)，平行流通道與封條可以等間距或不等間距排列，與上下面板整體釬焊后再卷制成需要的弧形或圓筒形，然后通過(guò)氬弧焊與總管連接。這種結(jié)構(gòu)曾應(yīng)用于XX6的冷屏。
與傳統(tǒng)熱沉相比，平行流熱沉傳熱性能好。尤其在低溫工況下，鋁的導(dǎo)熱系數(shù)比銅還要好（20～-253°C，純鋁150-11700W/m·°C ，銅395-10800W/m·°C）。盡管與同尺寸的傳統(tǒng)熱沉輻射面積相等，但平行流熱沉的平行流通道的當(dāng)量直徑?。?.6mm-5mm），且通道內(nèi)部設(shè)計(jì)有輔助傳熱翅片，實(shí)際傳熱面積比傳統(tǒng)熱沉大。這兩個(gè)因素大大提高了平行流熱沉的傳熱性能。
平行流熱沉實(shí)際是一平行流換熱器，工質(zhì)內(nèi)部通道長(zhǎng)度基本一致，多路工質(zhì)并行流動(dòng)，工質(zhì)的流通面積大，流動(dòng)長(zhǎng)度短，工質(zhì)在整個(gè)工作面動(dòng)分布均勻，因而工質(zhì)的流阻小，熱沉表面溫度分布均勻。
同時(shí)，平行流通道內(nèi)部翅片不僅有輔助傳熱的作用，還是通道上下結(jié)構(gòu)的加強(qiáng)筋，平行流通道部件爆破壓力可達(dá)到12MPa。
不銹鋼夾套式熱沉
我單位研制的不銹鋼夾套式熱沉由兩層不銹鋼板和中間的不銹鋼支撐條一起滾焊而成，其中的支撐條不僅起到分隔液氮流通路徑的作用，還增強(qiáng)了筒體耐壓能力。由支撐條分割出的液氮流通通道幾何尺寸相同，液氮的流動(dòng)長(zhǎng)度相同，故各通道流阻相同，液氮在熱沉壁面內(nèi)分布均勻，無(wú)流動(dòng)死區(qū)，從而這種熱沉結(jié)構(gòu)壁面溫度更均勻
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