一种适用于微重力下的仿蜂巢结构的蒸汽发生器-k8凯发

本发明属于蒸汽发生器设备，尤其是涉及一种适用于微重力下的仿蜂巢结构的蒸汽发生器。

背景技术：

1、可靠高效的热控系统、系统轻量化、增强航天器的稳定性是当前航天器和空间站技术发展的迫切追求。现有的传统蒸汽发生器由于重力作用的限制，在微重力环境中无法正常运行，导致液体无法顺利流动和蒸发，也无法有效控制和分散液体。为了解决这些问题，已有一些创新的微重力蒸汽发生器技术，例如使用超临界流体或喷雾技术来实现蒸汽发生。然而，这些技术仍存在一些性能、效率、可靠性或操作简便性方面的问题和限制。

技术实现思路

1、发明目的：本发明旨在提供一种气液两相转换效率高、可靠性好的适用于微重力下的仿蜂巢结构的蒸汽发生器。

2、技术方案：本发明所述的适用于微重力下的仿蜂巢结构的蒸汽发生器，包括管道外壳；所述管道外壳一端连接进气连接管道另一端连接出气连接管道，管道外壳内设有螺旋微槽道，螺旋微槽道与进气连接管道、出气连接管道相通，螺旋微槽道内设有电阻加热棒；所述管道外壳的内壁为仿蜂巢结构。

3、其中，所述管道外壳内壁面设有仿蜂巢结构分形微通道，所述蜂巢槽道的分叉角为120°，蜂巢网络状槽道呈正六边形蜂巢形状，槽道深度为100～500um，路径宽度为100～500um。

4、其中，所述电阻加热棒与螺旋微槽道上均匀涂抹有导热的硅脂层。

5、其中，所述进气连接管道内设有用于工质流体进入的过渡管道。

6、其中，所述电阻加热棒靠近进气连接管道的一端焊接有电阻棒接线口。

7、其中，所述蒸汽发生器整体结构直径为20～30mm，整体长度为150～180mm，能够提供10～15w/cm2的加热能力。

8、其中，所述管道外壳的底部设有支架。

9、有益效果：与现有技术相比，本发明具有以下优点：

10、(1)本发明的蒸汽发生器通过仿蜂巢结构壁面毛细力的作用，吸附液体，实现气液分离。将液体均匀分散至仿生蜂巢结构壁面内部，经电加热棒加热后，形成蒸汽。仿蜂巢结构内壁面的高热导率和较高的接触面积,且毛细辅助工质回流，有效的增加了成核点数目,强化换热性能，进而提高了气液两相转换效率。

11、(2)本发明蒸汽发生器采用小孔径的仿蜂巢结构蚀刻在内壁面上,其具有较高的毛细力，均温性能好，适用于微重力环境中促使液体均匀分布。由于蒸汽发生器内壁布满了相互连通的蜂巢网络状，各部分均匀散热，即使局部堵塞也不会出现局部高温，因此均温性能大大提升，使电子元件免于因散热不均匀而造成损害，满足了空间设备安全性高、可靠性的要求。

12、(3)仿蜂巢结构由一系列正六边形蜂窝单元组成，每个蜂窝单元具有微小的孔径。几何学中已证明：在几何形状平面的正多边形中，只有正三角形、正四边形和正六边形可实现“均匀密铺”；而仿蜂巢结构网络的分形基形也是正六边形，并且在密铺相同面积的条件下，正六边形具有最小的周长；即在换热面积相同的情况下，拥有更多的换热接触面积，大大地提高了蒸汽发生器的传热性能。

13、(4)蒸汽流经的螺旋微槽道专门加工，保证了工质在稳定流动的情况下被充分加热，较一般加热管道增加了加热距离。且螺旋微槽道的螺旋前进产生的向心力下使得对重力的依赖性减弱，进一步保证了微重力环境下流动工质被加热后产生蒸汽的稳定性。

14、(5)微槽道截面尺寸可以根据所需工质流量流速等进行调整加工，灵活性强，并且相比于一般的微通道流动可以调整尺寸使得流动阻力减小，一方面减少了局部加热过渡出现干烧的风险，另一方面由于阻力的减小降低了对大功率泵的依赖。

15、(6)结构紧凑且可靠，加工大部分连接方式采用焊接方式，部件如加热棒进行定制加工与内管道严密贴合，提高了气密性。同时，在电加热棒表面均匀涂抹一层导热硅脂，在保证稳定性的同时也减少了接触热阻带来的热损失，考虑空间站实验绝大多数情况为无人实验，进行调整的可能性极小，该结构可在规定实验时间内保证系统气密性和稳定性，满足空间站微重力坏境实验的严苛条件。

16、(7)管道接口以及线路均能方便地与不同实验进行匹配，具有模块化、一体化，整体结构紧凑的特点，并且由于其轻量和气密性好的原因，可以在涉及蒸汽发生的微重力环境以及真空度要求高的实验中进行推广。

技术特征：

1.一种适用于微重力下的仿蜂巢结构的蒸汽发生器，包括管道外壳(3)；其特征在于，所述管道外壳(3)一端连接进气连接管道(7)另一端连接出气连接管道(4)，管道外壳(3)内设有螺旋微槽道(1)，螺旋微槽道(1)与进气连接管道(7)、出气连接管道(4)相通，螺旋微槽道(1)内设有电阻加热棒(6)；所述管道外壳(3)的内壁为仿蜂巢结构。

2.根据权利要求1所述的一种适用于微重力下的仿蜂巢结构的蒸汽发生器，其特征在于，所述管道外壳(3)内壁面设有仿蜂巢结构分形微通道，蜂巢槽道的分叉角为120°，蜂巢网络状槽道呈正六边形蜂巢形状，槽道深度为100～500um，路径宽度为100～500um。

3.根据权利要求1所述的一种适用于微重力下的仿蜂巢结构的蒸汽发生器，其特征在于，所述电阻加热棒(6)与螺旋微槽道(1)上均匀涂抹有导热的硅脂层。

4.根据权利要求1所述的一种适用于微重力下的仿蜂巢结构的蒸汽发生器，其特征在于，所述进气连接管道(7)内设有用于工质流体进入的过渡管道(9)。

5.根据权利要求1所述的一种适用于微重力下的仿蜂巢结构的蒸汽发生器，其特征在于，所述电阻加热棒(6)靠近进气连接管道(7)的一端焊接有电阻棒接线口(8)。

6.根据权利要求1所述的一种适用于微重力下的仿蜂巢结构的蒸汽发生器，其特征在于，所述蒸汽发生器整体结构直径为20～30mm，整体长度为150～180mm，能够提供10～15w/cm2的加热能力。

7.根据权利要求1所述的一种适用于微重力下的仿蜂巢结构的蒸汽发生器，其特征在于，所述管道外壳(3)的底部设有支架(5)。

技术总结
本发明公开了一种适用于微重力下的仿蜂巢结构的蒸汽发生器，包括壳体、仿蜂巢结构模块、螺旋微槽道及电阻加热棒。壳体内部有加热装置，所述加热装置为成环状，在所述加热装置外有螺旋微槽道与仿蜂巢结构所组成的通道，可以促使液体快速汽化为蒸汽，该通道与所述气体出口连通。本发明采用螺旋结构和仿蜂巢结构相组合的蒸汽流道，可以通过毛细力作用抽取液体且螺旋微槽道的螺旋前进产生的向心力下使得对重力的依赖性减弱，大大提高抗重力能力。同时，螺旋管道内大大增加蒸汽与加热管壁的接触面积，进一步保证了蒸汽量，在空间微重力环境等领域具有广泛的应用前景。

技术研发人员：陈振乾,王鑫
受保护的技术使用者：东南大学
技术研发日：
技术公布日：2024/2/8