Hitastjórnunarprófunarbúnaðurinn fyrir fljótandi málm á sviði prófunar á geimtækni var þróaður af Eðlis- og efnafræðistofnun kínversku vísindaakademíunnar og settur upp í grunnprófunarskápnum fyrir geimferðarými Mengtian Experimental Module geimstöðvarinnar. Það notar bismút-undirstaðan málm með lágt bræðslumark, mikið líföryggi og stöðuga efnafræðilega eiginleika. Framkvæma einkennandi rannsóknir og tilrauna sannprófun á flæðishitaleiðni og hitastýringartækni í fasabreytingum í örþyngdarumhverfi í geimnum.
mynd
Staðsetning hitaprófunarbúnaðar fyrir fljótandi málm í grunnprófunarskápnum fyrir geimferðarými
HLUTI.1
Hvað er fljótandi málmur? Hvaða meginreglur taka þátt í prófunum?
Fljótandi málmur er myndlaus, fljótandi málmur. Það er almennt hugtak fyrir röð af málmum með lágt bræðslumark og málmblöndur. Það er fljótandi við stofuhita eða lægra hitunarhitastig og hefur vökva. Það hefur sterka rafleiðni og hitaleiðni. Það hefur einkenni mikillar skilvirkni, lága seigju og breitt vökvahitasvið. Í þessari tilraun voru aðallega notaðar tvær hitaleiðnireglur fljótandi málms, þ.e. convection hitaflutningur og fast-fljótandi fasabreytingar hitauppstreymi.
mynd
fljótandi málmur
Convection varmaflutningur þýðir að fljótandi málmur flæðir í gegnum hitaflöt, gleypir yfirborðshita og heldur hitastigi hitunaryfirborðsins á ákveðnu viðeigandi gildi. Fljótandi málmgleypir hiti mun hitna, flytja hitann til umhverfisins í ákveðnu hitaleiðnibúnaði og jafna sig síðan. að upphafshitastiginu og flæðir þar með í gegnum hitunarflötinn aftur til að ná hringflæði;
Fast-fljótandi fasabreytingarhitastýring er fasabreytingarhitaskápur sem settur er upp á hitayfirborðinu sem bráðnar eftir að hafa tekið í sig hita og breytist úr föstu efni í vökva. Bræðsluferlið gleypir hita en hitastigið breytist ekki og stjórnar þar með hitunaryfirborðinu við ákveðið viðeigandi hitastig. Þegar hitunaryfirborðið virkar ekki lengur, storknar fljótandi málmur smám saman í fast ástand. Í storknunarferlinu helst hitastigið óbreytt en varmi losnar. Þessi hiti dreifist smám saman út í umhverfið. Alveg storknaður málmur er tilbúinn fyrir næstu vinnu við hitunarflötinn. Fasta ástandið Málmefnin sem notuð eru til að skipta um vökvafasa hitauppstreymi hafa lágt bræðslumark, yfirleitt undir 100 gráður, og hægt að stilla það eftir þörfum.
2. HLUTI
Hvaða árangri skilaði rannsóknin?
Í þessari prófun á sporbraut fékk varmaleiðniprófunareiningin breytileikaeiginleika varmaflutningsstuðulsins með flæðishraða, sem er aðallega ætlað að nota lágt flæðishraða í litlum vökvarásum. Fyrir þetta voru engin áreiðanleg gögn um eiginleika varmaflutningsstuðuls fyrir hönnuði til að vísa til á lágflæðissvæðinu sem þetta prófunarverkefni lagði áherslu á. Niðurstöður þessa prófs hafa fyllt þetta skarð;
mynd
Fasabreytingshitastjórnunareiningin fær hitabreytingarferil málmefnisbræðsluferlisins með tímanum. Hitastigsdreifing efnisins í bræðsluferlinu hefur verulega áhrif á þyngdarafl. Þegar það er þyngdarafl mun þéttleikamunurinn af völdum mismunandi hitastigs vökva koma af stað náttúrulegu flæði. Þetta flæði Það mun valda því að innra hitastig fljótandi málmsins verður hraðar einsleitt; Þó að þyngdarafl rýmisumhverfisins sé mjög veikt, mun þéttleikamunurinn ekki valda náttúrulegu flæði og hitastigsdreifingin innan fljótandi málmsins verður tiltölulega ójöfn. Þetta próf er búið málmfasabreytingu. Aukin varmaflutningsbygging er sett upp í holi efnisins, sem getur fljótt flutt hita inn í málmefnið, sem gerir það að verkum að það bráðnar jafnari, sem leiðir til jafnara hitastigs. Niðurstöður prófana eru í samræmi við væntingar.
Auk þess að sannreyna varmaflutning og fasabreytingar hitastýringartækni, staðfesti þetta próf einnig lykiltækni eins og stýrða bráðnun, stækkunarstuðpúða og viðmótsvarmaleiðni málms sem byggir á bismút í örþyngdarumhverfi í geimnum.
Þekkingarfærslur á helstu tæknihugtökum
Stýrð bráðnun: vísar til stýrðrar bráðnunar málma í röð í samræmi við forstilltar stöður og röð.
Stækkunarstuðpúði: vísar til að jafna rúmmálsbreytinguna þegar málmfasti vökvinn breytist. Fyrir lokaða hringrás, ef þessi rúmmálsbreyting er ekki stuð, mun leiðslan springa.
Hitaleiðni viðmóts: vísar til örsmáu bilanna sem munu birtast þegar tveir fastir fletir eru í snertingu. Loftið sem eftir er í þessum eyðum mun hindra varmaflutning á milli tveggja fasta yfirborðanna. Þess vegna þarf að fylla eyðurnar með hitauppstreymi, svo sem fljótandi málmi. Þessi fylling Hitaleiðni efnisins er mun hærri en lofts, sem gerir kleift að flytja varma á milli tveggja fastra yfirborða með litlum hitamun.
HLUTI.3
Hver eru rannsóknaráhrif prófsins?
Þetta verkefni er í fyrsta skipti í heiminum til að nota lágbræðslumarks bismút-undirstaða málmblöndu með miklu líföryggi til að framkvæma á brautarbrautarprófun og sannprófun á lykiltækni fyrir fljótandi málm geimvarmastjórnun. Hægt er að nota viðeigandi niðurstöður fyrir kjarnorkuaflgjafa í geimnum í framtíðinni, flugvélar með mikilli aflþéttleika og borgaralegt háafl. Veita lykil tæknilega aðstoð fyrir verkfræði- eða iðnaðarforrit sem krefjast skilvirkrar varmaflutnings og -dreifingar, svo sem tæki.
HLUTI.4
Á hvaða sviðum býst þú við að sjá umsóknir í framtíðinni?
Árangurinn sem náðst hefur með þessu verkefni í hitaleiðni í fljótandi málmi og hitastýringu á fasabreytingum miðar aðallega að verkfræðilegum hitastýringarþörfum eins og stöðugri upphitun eða hléum háhleðsluhitun á rafeindabúnaði með miklum hitaflæðisþéttleika. Með þróun gervigreindartækni, sýndarveruleikatækni og háhraða Með stöðugri þróun flæðimyndvinnslutækni og annarra sviða heldur aflþéttleiki rafbúnaðar með þessum aðgerðum áfram að aukast. Til þess að tryggja afköst rafhluta við mikla álagsskilyrði er nauðsynlegt að taka upp skilvirkari, einfaldari og áreiðanlegri hitaleiðnitækni. Þetta verkefni Tvær fljótandi málmhitadreifingartækni sem um ræðir eru tilraunaprófanir sem gerðar eru til að bregðast við þessari eftirspurn í iðnaði og er búist við að þær muni gegna stóru hlutverki á mörgum sviðum.
mynd
Efnisheimild: China Manned Spaceflight Höfundur: Liu Guilin, Institute of Physics and Chemistry, Chinese Academy of Sciences
