機(jī)械泵驅(qū)動(dòng)兩相回路的儲(chǔ)液器控溫策略研究

2013-11-11 莫冬傳 中山大學(xué)化學(xué)與化學(xué)工程學(xué)院

  本文闡述了一種機(jī)械泵驅(qū)動(dòng)兩相回路的儲(chǔ)液器的控溫原理,并對(duì)待選的兩種控溫策略進(jìn)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(zhuǎn)換,并用SINDA/FLuINT軟件進(jìn)行模擬.結(jié)果顯示:當(dāng)控溫點(diǎn)上升時(shí),兩種不同控制策略的控溫效果大體一致;但當(dāng)控溫點(diǎn)下降時(shí),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(dá)控溫點(diǎn)。另外,基于功率的PI控制策略在死區(qū)內(nèi)的跳躍更少,其應(yīng)當(dāng)為優(yōu)先選擇的控制策略。

  隨著航天器發(fā)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(nèi)兩相工質(zhì)的溫度,從的提高,兩相回路熱控系統(tǒng)逐漸成為航天熱控的前而實(shí)現(xiàn)精確控溫。儲(chǔ)液器的精確控溫成為整個(gè)系統(tǒng)沿技術(shù)。兩相回路熱控系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)力主要分為兩種:控溫的關(guān)鍵。

  本文對(duì)某機(jī)械泵驅(qū)動(dòng)的兩相回路熱控系統(tǒng)的儲(chǔ)在兩相回路熱控系統(tǒng)中,回路中的兩相工質(zhì)溫液器控溫進(jìn)行分析,并對(duì)兩種不同的溫度控制策略度近似等于儲(chǔ)液器內(nèi)的兩相工質(zhì)溫度。通過控制儲(chǔ)進(jìn)行了討論,得出較優(yōu)的方案。

控溫原理與模型建立

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

某機(jī)械泵驅(qū)動(dòng)的兩相回路熱控系統(tǒng)控溫原理圖

圖1 某機(jī)械泵驅(qū)動(dòng)的兩相回路熱控系統(tǒng)控溫原理圖

  本文針對(duì)主動(dòng)式兩相回路的儲(chǔ)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(zhuǎn)換。通過sinda/Flulnt的模擬結(jié)果顯示,當(dāng)控溫點(diǎn)上升時(shí),兩種不同控制策略的控溫效果大體一致,但當(dāng)控溫點(diǎn)下降時(shí),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(dá)控溫點(diǎn)。另外,基于功率的PI控制策略在死區(qū)內(nèi)的跳躍更少,并且其還包含有制冷鏈,其應(yīng)當(dāng)為優(yōu)先選擇的控制策略。