Az űrtechnológiai tesztelés területén működő folyékony fémek hőkezelési tesztkészülékét a Kínai Tudományos Akadémia Fizikai és Kémiai Technológiai Intézete fejlesztette ki, és az űrállomás Mengtian Kísérleti Moduljának repülőgépes alapvizsgáló szekrényébe telepítette. Bizmut alapú fémet használ, alacsony olvadásponttal, magas biológiai biztonsággal és stabil kémiai tulajdonságokkal. Az áramlási hőleadás és a fázisváltozás hőmérséklet szabályozási technológiájának jellemző kutatása és kísérleti igazolása űrmikrogravitációs környezetben.
kép
A folyékony fém hőkezelési vizsgálóberendezésének helye a repülőgépipari alapvizsgáló szekrényben
1. RÉSZ
Mi az a folyékony fém? Milyen elvek vonatkoznak a tesztelésre?
A folyékony fém amorf, folyékony folyékony fém. Ez egy általános kifejezés az alacsony olvadáspontú fémek és ötvözött anyagok sorozatára. Szobahőmérsékleten vagy alacsonyabb fűtési hőmérsékleten folyékony, és folyékony. Erős elektromos vezetőképességgel és hővezető képességgel rendelkezik. Jellemzői a nagy hatékonyság, az alacsony viszkozitás és a széles folyadékhőmérséklet-tartomány. Ez a kísérlet főként a folyékony fém két hőelvezetési elvét alkalmazta, nevezetesen a konvekciós hőátadást és a szilárd-folyadék fázisváltozás hőszabályozását.
kép
folyékony fém
A konvekciós hőátadás azt jelenti, hogy a folyékony fém átfolyik a fűtőfelületen, elnyeli a felületi hőt, és a fűtőfelület hőmérsékletét egy bizonyos megfelelő értéken tartja. A hőt elnyelő folyékony fém felmelegszik, egy bizonyos hőelvezető berendezésben átadja a hőt a környezetnek, majd visszanyeri. a kezdeti hőmérsékletre, ezáltal ismét átfolyik a fűtőfelületen, hogy körkörös áramlást érjen el;
A szilárd-folyékony fázisváltó hőszabályozás a fűtőfelületre szerelt fázisváltó hűtőborda, amely hőfelvétel után megolvad, és szilárdból folyékonyra változik. Az olvasztási folyamat hőt vesz fel, de a hőmérséklet nem változik, így a fűtőfelületet egy bizonyos megfelelő hőmérsékleten szabályozza. Amikor a fűtőfelület már nem működik, a folyékony fém fokozatosan szilárd halmazállapotúvá válik. A megszilárdulási folyamat során a hőmérséklet változatlan marad, de hő szabadul fel. Ez a hő fokozatosan távozik a környezetbe. A teljesen megszilárdult fém készen áll a fűtőfelület következő munkájára. Szilárd halmazállapot A folyadékfázisú hőszabályozáshoz használt fémanyagok alacsony olvadáspontúak, általában 100 fok alattiak, és az igényeknek megfelelően beállíthatók.
2. RÉSZ
Milyen eredményeket ért el a próba?
Ebben az on-orbit tesztben a konvekciós hőleadást vizsgáló modul megkapta a hőátbocsátási tényező változási jellemzőit az áramlási sebességgel, amely elsősorban kis folyadékkörök kis áramlási sebességű alkalmazásaira irányul. Ezt megelőzően nem álltak rendelkezésre megbízható hőátbocsátási tényező jellemző adatok a tervezők számára az alacsony áramlási sebességű területen, amelyre ez a tesztprojekt összpontosított. A teszt eredményei kitöltötték ezt a hiányt;
kép
A fázisváltozási hőmérséklet-szabályozó modul a fémanyag olvasztási folyamatának hőmérsékletváltozási görbéjét idővel kapja meg. Az anyag hőmérséklet-eloszlását az olvasztási folyamat során jelentősen befolyásolja a gravitáció. Ha van gravitáció, a különböző folyadékhőmérsékletek okozta sűrűségkülönbség természetes áramlást vált ki. Ez az áramlás hatására a folyékony fém belső hőmérséklete gyorsabban egyenletessé válik; míg a térkörnyezet gravitációja rendkívül gyenge, a sűrűségkülönbség nem okoz természetes áramlást, és a folyékony fém belsejében a hőmérséklet-eloszlás viszonylag egyenetlen lesz. Ez a teszt fémfázisváltással van felszerelve Az anyag üregében fokozott hőátadó szerkezetet alakítanak ki, amely gyorsan át tudja adni a hőt a fémanyag belsejébe, így az egyenletesebben olvad, egyenletesebb hőmérsékletet eredményezve. A tesztellenőrzés eredményei megfelelnek a várakozásoknak.
A konvekciós hőátadás és a fázisváltozás hőmérséklet-szabályozási technológiájának ellenőrzése mellett ez a teszt olyan kulcsfontosságú technológiákat is igazolt, mint a bizmut alapú fém szabályozott olvasztása, expanziós pufferelése és interfész hővezetése űrmikrogravitációs környezetben.
Kulcsfontosságú műszaki terminológiai ismeretek posztok
Szabályozott olvasztás: fémek szabályozott olvasztását jelenti sorrendben előre beállított pozíciók és sorrendek szerint.
Expanziós pufferelés: a térfogatváltozás pufferelésére utal, amikor a fém szilárd folyadék megváltozik. Zárt kör esetén, ha ez a térfogatváltozás nincs pufferelve, a csővezeték szétszakad.
Interfész hővezető képessége: azokra az apró résekre vonatkozik, amelyek akkor jelennek meg, amikor két szilárd felület érintkezik. Az ezekben a résekben maradó levegő akadályozza a hőátadást a két szilárd felület között. Ezért a hézagokat hőszigetelő anyagokkal, például folyékony fémmel kell kitölteni. Ez a töltet Az anyag hővezető képessége jóval nagyobb, mint a levegőé, lehetővé téve a hő átadását két szilárd felület között kis hőmérsékletkülönbséggel.
RÉSZ.3
Milyen kutatási vonatkozásai vannak a tesztnek?
Ez a projekt az első alkalom a világon, hogy alacsony olvadáspontú bizmut alapú, magas biológiai biztonságú ötvözetet használnak a pályán történő teszteléshez és a folyékony fémek térhőkezelésének kulcsfontosságú technológiáinak ellenőrzéséhez. A vonatkozó eredmények felhasználhatók a jövőbeli űrbeli nukleáris energiaellátásokhoz, nagy teljesítménysűrűségű repüléselektronikához és polgári nagyteljesítményűekhez. Kulcsfontosságú műszaki támogatást nyújtanak olyan mérnöki vagy ipari alkalmazásokhoz, amelyek hatékony hőátadást és -elvezetést igényelnek, mint például az eszközök.
RÉSZ.4
Milyen területekre számítanak a jövőben jelentkezők?
A projekt által a folyékony fém konvekciós hőleadása és a fázisváltozási hőmérséklet szabályozása terén elért eredmények elsősorban a mérnöki hőszabályozási igényekre irányulnak, mint például a nagy hőáram-sűrűségű elektronikus eszközök folyamatos fűtése vagy szakaszos nagy terhelésű fűtése. A mesterséges intelligencia technológia, a virtuális valóság technológia és a nagy sebesség fejlődésével A fluxus képfeldolgozó technológia és más területek folyamatos fejlődésével az ilyen funkciókkal rendelkező elektromos berendezések teljesítménysűrűsége folyamatosan növekszik. Az elektromos alkatrészek nagy terhelés melletti működési teljesítményének biztosítása érdekében hatékonyabb, egyszerűbb és megbízhatóbb hőelvezetési technológiát kell alkalmazni. Ez a projekt A két érintett folyékony fém hőelvezetési technológia kísérleti ellenőrzés, amelyet ezen ipari igények kielégítésére végeznek, és várhatóan számos területen jelentős szerepet fognak játszani.
kép
Tartalom forrása: Kínai emberes űrrepülés Szerző: Liu Guilin, Fizikai és Kémiai Intézet, Kínai Tudományos Akadémia
