Holder os kolde i rummet

Efterhånden som rumfartøjer bliver større, varmen, de producerer, øges også. Det betyder, at køretøjer bygget til langsigtet rumudforskning har brug for mere effektive kølesystemer.

Two-Phase Flow-undersøgelsen ser på varmeoverførselsegenskaberne for, hvordan kogende væsker bliver til damp i mikrogravitation. Flowkogning er kogning med tvungen strømning over en opvarmet overflade, mens tofaset flow refererer til begge faser - damp og væske - der flyder sammen i en enkelt kanal eller rør. Ved hjælp af en løkke med et gennemsigtigt varmerør ombord på den internationale rumstation, forskere vil etablere flowhastighed, varmeeffekt, forholdet mellem damp og total flow, og andre effekter under forskellige forhold. Disse data vil bidrage til en bedre grundlæggende forståelse af adfærden af ​​væske og damp og mekanismen for, hvordan varme overføres i mikrogravitation.

På jorden, denne forståelse har potentielle anvendelser i kølesystemdesign til højtydende computere, dataservere, og elbiler.

Satoshi Matsumoto, en projektforsker hos Japan Aerospace Exploration Agency (JAXA), sagde "Termiske styringssystemer skal fjerne store mængder termisk energi, transportere spildvarme over lange afstande til radiatorer, og afkøle høje niveauer af termisk energi genereret af strømforsyninger. At opnå alt dette kræver mere effektive metoder til at fjerne termisk energi, og enheder, der bruger kogning og to-faset flow, viser mere lovende end konventionelle metoder."

Kogning fjerner varme ved at omdanne væske til damp på den opvarmede overflade. Kølesystemer bruger kondensatorer, der afkøler dampen og producerer kondens på overfladen af ​​enheden, på den måde forvandler den damp tilbage til en væske, i en kontinuerlig cyklus. I et tofaset flowsystem, varme fjernes, når væsken fordamper under kogning, hvilket resulterer i højtydende varmefjernelse og transport.

Blandinger af væsker og bobler opfører sig meget forskelligt i rummet, imidlertid.

På jorden, bobler dannet ved kogning forlader væskens overflade på grund af flydende kraft - boblerne er omkring 1, 000 gange mindre tæt end væsken. Den opdrift forsvinder i mikrotyngdekraften, så bobler ikke let løsner sig fra overfladen. De danner i det væsentlige et isolerende lag ved overfladen og kan reducere varmeoverførslen betydeligt.

Undersøgelsen vil etablere en database, der er nyttig til at designe næste generations systemer til håndtering af varme i rummet. I øjeblikket, Der eksisterer ingen sammenhængende database for strømnings- og varmeoverførselsadfærd for blandinger af væsker og dampe, der bruges til strømning, der koger i mikrotyngdekraft.

"En database over kogende tofaset flow kan også vise os de forhold, hvor tyngdekraftseffekten forsvinder, selvom kølevæsken eller geometrien af ​​rør ændres, " sagde Matsumoto. "Dette er vigtigt for at designe kølesystemer til rumhenvisning til resultater fra orbitaleksperimentet på trods af det begrænsede antal eksperimentelle forhold."

" Sammenfattende, vores videnskabelige mål er at afklare detaljerede mekanismer for varmeoverførsel, etablere et kort over de dominerende kræfter, og afklare detaljer om væske-dampstrømningsadfærd, " sagde hovedefterforsker Haruhiko Ohta, en forsker ved Institut for Luftfart og Astronautik ved Kyusyu Universitet i Japan. "Dette mikrogravitationseksperiment vil fremme grundlæggende forståelse af kogende tofaset flow, især forholdet mellem varmeoverførslen og adfærd ved grænsefladen."

Ud over, JAXA vil etablere standarder for rumfartøjers termiske styringssystemer ved hjælp af kogende tofasede cirkulationssløjfer, herunder varmerørsløjfer som en alternativ passiv metode til den pumpede løkke, der er testet i denne undersøgelse.

Mere effektive termiske styringssystemer, i rummet og på jorden, vil hjælpe os med at holde roen.