26725

ساخت نمونه اوليه دستگاه كرايوژنيك با تلفيق سيستم ترموديناميكي و ترموالكتريكي قابل استفاده در فضاپيما

كارشناسي ارشد

مهندسي هوا فضا

1400

1400/12/24

دكتر مجيد بختياري

دكتر مجيد بختياري

فناوري هاي نوين

در ارائه اين پايان‌نامه به معرفي زير سيستم كنترل حرارت ماهواره و روش‌هاي كنترل دما و در ادامه با در نظر گرفتن روش‌هاي كنترل حرارت فعال به بررسي عملكرد آن و ساخت نمونه اوليه پرداخته و مورد تحليل قرار داده مي‌شود. ماهواره‌ها، عمدتاً به دو دليل به زير سيستم كنترل دما كه وظيفه كنترل دماي بخش‌ها و سازه ماهواره را بر عهده دارد، نيازمند مي‌باشند، اينكه بخش‌هاي الكتريكي و مكانيكي موجود در ماهواره بطور معمول تنها در يك محدوده خاص دمايي داراي كارايي و بازدهي مناسب مي‌باشند و همچنين بيشتر مواد داراي خواص ترموفيزيكي انقباضي و انبساطي مي‌باشند، از اين رو با تغيير دما دچار تغيير شكل مي‌گردند. كنترل دماي سامانه‌هاي فضايي بطور عمده به دو صورت فعال و غير فعال انجام مي‌گيرد. در روش فعال برخلاف روش غير فعال، نياز به انرژي ورودي مي‌باشد، از اين روش عمدتاً در سفرهاي انساني بهره مي‌گيرند. در ساخت نمونه اوليه از سيستم ژول تامسون استفاده شده و با تركيب مبدل ترموالكتريك كولر ضريب راندمان را بالاتر و دماي پايين تر حاصل مي‌شود. انواع سيستم‌هاي كرايوژنيك عبارتند از سيكل باز و سيكل بسته. در نوع سيكل بسته عناصر كرايوژن مي‌توانند به صورت مايع يا جامد باشند كه در حالت جامد برتري نسبت به مايع دارد و آن طول عمر كرايوژن مي‌باشد. در نوع كرايوژن نوع بسته به دو شكل فعال و ضربه‌اي مي‌توان اشاره نمود كه در مدل فعال سيستم استرلينگ از نمونه‌هاي بارز استفاده در فضاپيماها مي‌باشد و مدل ضربه‌اي از نوع ديگر كرايوژن سيكل بسته مي‌باشد كه سيستم ژول تامسون از نمونه‌هاي مورد استفاده در ماموريت‌هاي فضايي مي‌باشد. در ساخت اين نمونه با بكارگيري ترمو الكتريك كولر بعنوان يك ماژول الكتريكي كه توليد برودت مي‌كند در قسمت مبدل اوليه از تلاقي خروجي كندانسور و خروجي اواپراتور در لايه سوم اين قطعه جانمايي مي‌شود و باعث كاهش دما در قسمت سوپرهيت مي‌شود. ترموالكتريك كولرها با توجه به توان آنها معمولاً حدود 16 درجه سانتيگراد اختلاف دما ايجاد مي‌كند و با توجه به دماي محيط مي‌توان از آنها بهره برد. در اين سيستم ساخته شده براي اولين بار از اين نوع تلفيق استفاده شده است. در مدل‌هاي قبلي از سيستم‌هاي آبشاري استفاده مي‌شد كه در اين نوع مدل توان مصرفي و وزن بالاتري نسبت به ساخت مدل تلفيقي دارد.دستگاه ساخته شده قابليت كاهش دمايي با اختلاف 63 درجه سانتي‌گراد را دارا مي‌باشد،كه با توجه به موقعيت ماهواره در فضا در واحد اواپراتور دما تغيير مي‌كند.

1401/04/20

Construction of prototype cryogenic device by combining thermodynamic and thermoelectric system that can be used in spacecraft

3/15/2023 12:00:00 AM

this dissertation, the satellite heat control subsystem and temperature control methods are introduced and then, considering the active heat control methods,its performance and prototype construction are analyzed and analyzed.Satellites need a temperature control subsystem mainly for two reasons, which is responsible for controlling the temperature of satellite sections and structures. The electrical and mechanical components of a satellite are typically only efficient in a certain temperature range.Also, most materials have contractile and expansion thermophysical properties, so they change shape with temperature.Temperature control of space systems is mainly done in two ways, active and inactive In the active method, unlike the inactive method, the input energy is required, this method is mainly used in human travel.In the construction of the prototype, the Joule-Thomson system is used and by combining the thermoelectric converter of the air conditioner, the efficiency coefficient is higher and the temperature is lower.Types of cryogenic systems include open cycle and closed cycle. In the closed cycle type, cryogenic elements can be in liquid or solid form, which in solid state is superior to liquid, and that is the lifespan of cryogenic.In the cryogenic type, the closed type can be mentioned in two forms: active and impact, which in the active model of the Stirling system is a clear example of use in spacecraft, and the impact model is another type of closed cycle cryogen.Jules Thompson's system is one of the examples used in space missions. In making this sample, by using thermoelectric cooler as an electrical module that generates refrigeration, it is located in the primary converter part of the condenser output and evaporator output in the third layer of this part and reduces the temperature in the superheat part.Thermoelectric coolers usually have a temperature difference of about  degrees Celsius due to their power and c This type of combination is used for the first time in this system.an be used according to the ambient temperature.In previous models, cascading systems were used In this type of model, it has higher power consumption and weight than the integrated model. The device has the ability to reduce the temperature by a difference of degrees Celsius.Which changes according to the position of the satellite in space in the evaporator unit.

كرايوژنيك , اثر ژول تامسون , مبدل حرارتي

cryogenic , by jules thompson , thermoelectric converter

hamid nikooharf salehi

majid bakhtiari