基于TEC的空间站末端回路温控系统建模及其热力学性能分析

作     者：王俊强 高利军 李运泽 WANG Junqiang;GAO Lijun;LI Yunze

作者机构：邢台职业技术学院航空航天技术研究所河北邢台054035 北京航空航天大学航空科学与工程学院北京100191 

出 版 物：《航空动力学报》 (Journal of Aerospace Power)

年 卷 期：2019年第34卷第7期

页      面：1483-1492页

核心收录：

学科分类：08[工学] 082504[工学-人机与环境工程] 082503[工学-航空宇航制造工程] 0802[工学-机械工程] 0825[工学-航空宇航科学与技术] 0701[理学-数学] 

基　　金：国家自然科学基金(50506003) 

主　　题：空间站 科学载荷 温控系统 末端回路 热电制冷器 

摘      要：针对空间站中间回路温度波动过大,高温时导致科学载荷工作温度超出允许范围的问题,设计了一种基于热电制冷器(TEC)的末端单向流体回路温控系统。该系统包含一个TEC温控模块,当中间回路温度过高,末端回路冷却功率不足时,该模块可提供额外的制冷量,降低流入冷板的工质温度,形成针对科学载荷的相对低温区域,恢复回路的冷却能力。分别建立了温控系统数学模型与数值仿真模型,并完成了热负载扰动、中间回路温度扰动、末端回路流量扰动和并联支路热扰动等4种扰动对系统热力学特性影响的仿真分析,验证了TEC模块的温控性能。结果表明:在科学载荷发热功率增加30%、中间回路的温度升高5K、末端回路流量减小至0.001 5kg/s等多种工况下,所设计的温控系统能够将载荷温度控制在1K以内,实现科学载荷精确温控。