機械泵驅動兩相回路的儲液器控溫策略研究

2013-11-11 莫冬傳 中山大學化學與化學工程學院

  本文闡述了一種機械泵驅動兩相回路的儲液器的控溫原理,并對待選的兩種控溫策略進行了解釋:一種是基于電壓的Pl控制,另一種是基于功率的PI控制。文中將它們作了近似等效轉換,并用SINDA/FLuINT軟件進行模擬.結果顯示:當控溫點上升時,兩種不同控制策略的控溫效果大體一致;但當控溫點下降時,由于基于功率的PI控制策略包含有Peltier的制冷功能,可以比基于電壓的PI控制策略更快到達控溫點。另外,基于功率的PI控制策略在死區內的跳躍更少,其應當為優先選擇的控制策略。

  隨著航天器發熱量的增大,以及控溫精度要求液器的溫度,即可控制回路內兩相工質的溫度,從的提高,兩相回路熱控系統逐漸成為航天熱控的前而實現精確控溫。儲液器的精確控溫成為整個系統沿技術。兩相回路熱控系統的驅動力主要分為兩種:控溫的關鍵。

  本文對某機械泵驅動的兩相回路熱控系統的儲在兩相回路熱控系統中,回路中的兩相工質溫液器控溫進行分析,并對兩種不同的溫度控制策略度近似等于儲液器內的兩相工質溫度。通過控制儲進行了討論,得出較優的方案。

控溫原理與模型建立

  某機械泵驅動的兩相回路熱控系統采用二氧化碳為工質。圖1給出了該兩相回路熱控系統的控溫原理圖。過冷的工質在機械泵作用下進入蒸發器,吸收熱量后變成氣一液兩相,到達冷凝器釋放熱量,變成過冷液體;如此形成循環,完成熱量的高效傳遞。如前言所述,蒸發器的精確控溫通過對儲液器的精確控溫來實現。儲液器與系統其它部件有復雜的藕合關系,主要包括:儲液器內工質通過連接儲液器與回路的管道進行與回路的工質交換,其流量7。是可變的;儲液器內工質與與儲液器壁面有良好的換熱關系;儲液器的壁面上貼有加熱膜;儲液器壁面與其所在的控制箱底板有連接關系,存在熱量交換關系。此外,系統中還有一個Peltier組件,其熱端與泵后的部分管道連接,冷端與儲液器的壁面連接,開啟時可以將儲液器壁面的熱量迅速帶到回路中。

某機械泵驅動的兩相回路熱控系統控溫原理圖

圖1 某機械泵驅動的兩相回路熱控系統控溫原理圖

  本文針對主動式兩相回路的儲液器控溫,討論了基于電壓的PI控制及基于功率的PI控制的兩種不同策略及它們之間的近似等效轉換。通過sinda/Flulnt的模擬結果顯示,當控溫點上升時,兩種不同控制策略的控溫效果大體一致,但當控溫點下降時,由于基于功率的Pl控制策略包含有Peltier的制冷功能,可以比基于電壓的Pl控制策略更快到達控溫點。另外,基于功率的PI控制策略在死區內的跳躍更少,并且其還包含有制冷鏈,其應當為優先選擇的控制策略。