本发明涉及空间变重力柜相关，具体涉及一种变重力柜热控系统及方法。
背景技术：
1、根据实验柜热控接口及载荷热耗特点，可利用空间站提供的液体冷却资源、应用流体回路提供的冷却工质循环动力，在实验柜内部通过气体/液体循环带走实验柜内电子设备和离心机上各科学模块的产热。
2、目前变重力柜的热控系统较为复杂，热控布局不合理，热控效果不好，对柜体内各部件的散热效果有待提高。
技术实现思路
1、本发明为了解决现有技术存在技术问题的一种或几种，提供了一种变重力柜热控系统及方法。
2、本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种变重力柜热控系统，包括应用流体热控模块、风机、实验柜控制器制冷板、气液换热器和离心机制冷模块，所述应用流体热控模块的低温流体出口管路分别通过第一低温流体支路和第二低温流体支路与实验柜控制器制冷板的低温流体入口和离心机制冷模块的低温流体入口连接，所述实验柜控制器制冷板的高温流体出口和离心机制冷模块的高温流体出口分别通过第一高温流体支路和第二高温流体支路与应用流体热控模块的高温流体入口管路连接；
3、所述第一低温流体支路上还连接有热交换流体回路，所述热交换流体回路与气液换热器的管程连接；所述离心机制冷模块具有第一风道，所述气液换热器的壳程形成第二风道；所述风机的出风口与第二风道的进风口对应布置，所述第一风道的进风口与所述第二风道的出风口连通，所述第一风道的出风口与变重力柜中离心机的上方连通，所述风机的回风口与变重力柜中离心机的下方连通。
4、本发明的有益效果是：本发明的变重力柜热控系统，通过应用流体热控模块为实验柜控制器制冷板、气液换热器和离心机制冷模块提供制冷流体，可对离心机和实验柜控制器进行有效散热；可利用风机为离心机的风冷循环提供压头，空气先经过气液换热器进行初步冷却，再通过离心机制冷模块进行进一步冷却，经过离心机后再回流，可为离心机提供持续的风冷散热；经过气液换热器的制冷流体与初始制冷流体汇流后还可为实验柜控制器进行散热，满足实验柜控制器的散热需求，整体布局合理。
5、在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。
6、进一步，所述第二风道的出风口处安装有第一消音器，所述风机的进风口处安装有第二消音器和烟雾探测器。
7、采用上述进一步方案的有益效果是：通过设置消音器和烟雾探测器，避免噪音过大，及时探测离心机的使用情况。
8、进一步，所述低温流体出口管路上安装有出口温度传感器、出口压力传感器和出口流量计；
9、所述高温流体入口管路上安装有入口温度传感器和入口压力传感器；
10、所述第一低温流体支路上安装有第一温度传感器、第一阀门和第一流量计，所述第一高温流体支路上设有第二温度传感器；
11、所述第二低温流体支路上安装有第二阀门和第二流量计；
12、所述第二风道的出风口处安装有第三温度传感器和出风压力传感器，所述第二风道的进风口处设有第四温度传感器。
13、采用上述进一步方案的有益效果是：通过设置各传感器，可对各管路上的温度、压力、流量等进行有效监测，满足实验所需的散热需求。
14、进一步，所述离心机制冷模块包括空冷换热器和两组制冷组件，所述空冷换热器具有所述第一风道，两组制冷组件分别安装在空冷换热器中第一风道的相对两侧壁上；所述第二低温流体支路为并联设置的两条，所述第二高温流体支路为并联设置的两条，两条第二低温流体支路分别与两组制冷组件的低温流体入口连接，两条第二高温流体支路分别与两组制冷组件的高温流体出口连接。
15、采用上述进一步方案的有益效果是：采用两组制冷组件，可对空冷换热器的两侧都能够进行有效制冷散热。
16、进一步，所述制冷组件包括散热冷板和tec制冷模块，所述tec制冷模块安装在空冷换热器上，所述tec制冷模块的冷端与空冷换热器接触，所述tec制冷模块的热端与散热冷板接触，所述第二低温流体支路与散热冷板的低温流体入口连接，所述第二高温流体支路与散热冷板的高温流体出口连接。
17、采用上述进一步方案的有益效果是：采用tec制冷模块，散热效率高。
18、进一步，所述离心机制冷模块上安装有进风管、回风管、出风总管、出风支管，所述第一风道竖直布置且上下贯通，所述离心机制冷模块安装在变重力柜的两个离心机之间，所述出风总管的下端与所述第一风道的上端连接，所述出风总管的上端与出风支管的中间位置连接且连通，所述出风支管横向布置且两端的出风口分别倾斜向下布置在两个离心机的上方；所述进风管的上端与所述第一风道的下端连接，所述进风管的下端与第二风道的出风口连通，所述风机的回风口与回风管的一端连通，所述回风管的另一端与离心机的下方连通。
19、采用上述进一步方案的有益效果是：通过合理的结构布局，能够将空气从底部抽至离心机的顶部，使空气经过制冷模块的第一风道进行冷却形成低温空气，并通过出风总管和出风支管从上至下对离心机及其上载荷进行有效散热，低温空气经过离心机后变成高温空气，高温空气再从离心机底部通过回风管进入到风机，利用风机为空气循环提供风回路压头，使变重力柜内部的左右区域分别形成散热循环风路，整体结构紧凑，占用空间小，而且稳定可靠，散热效率高。
20、进一步，所述回风管包括第一回风管和第二回风管，所述第一回风管的一端位于一个离心机的下方，所述第二回风管的一端位于另一个离心机的下方，所述第一回风管的另一端与第二回风管的中部连接且连通，所述第二回风管的另一端向下延伸且与风机的回风口连通。
21、采用上述进一步方案的有益效果是：采用两个回风管，可对两个离心机进行有效回风。
22、进一步，所述第一回风管的一端具有朝上布置的第一端口，所述第二回风管的一端具有朝上布置的第二端口；所述第一回风管水平布置在进风管的前侧，所述第一回风管的另一端位于第一端口的左后方；所述第二回风管水平布置在所述进风管的左下方并紧邻另一个离心机布置。
23、采用上述进一步方案的有益效果是：通过对两个回风管进行合理布局，占用空间小，结构紧凑，在有限的空间内，可将回风沿最短路径有效回流至风机中。
24、进一步，所述离心机制冷模块的下方设有安装块，所述进风管的下端以及回风管的一端分别与安装块的后侧连接固定，所述安装块上设有前后贯通且并排布置的第一接口和第二接口，所述进风管的下端通过第一接口与风机的出风口连接且连通，所述回风管的一端通过第二接口与风机的回风口连接且连通；所述安装块的左右两侧分别固定有一个前后延伸的滑轨。
25、采用上述进一步方案的有益效果是：通过设置安装块，方便将进风管和回风管与风机进行有效装配，也方便将风机与进风管和回风管进行分离。
26、一种变重力柜热控方法，采用上述一种变重力柜热控系统实现，包括以下步骤：应用流体热控模块的低温流体通过低温流体出口管路和第一低温流体支路部分进入到气液换热器，对气液换热器的第二风道进行液冷散热，经过气液换热器的部分低温流体与另一部分低温流体汇流并进入实验柜控制器制冷板，对实验柜控制器进行液冷散热，流经实验柜控制器制冷板的高温流体通过第一高温流体支路和高温流体入口管路回流至应用流体热控模块；
27、应用流体热控模块的低温流体通过低温流体出口管路和第二低温流体支路进入离心机制冷模块，对离心机制冷模块的第一风道进行液冷散热，流经离心机制冷模块的高温流体通过第二高温流体支路和高温流体入口管路回流至应用流体热控模块；
28、风机将经过第一风道和第二风道冷却的低温空气送入到离心机上方，对离心机进行风冷散热，流经离心机的高温空气从离心机下方回风。
29、本发明的有益效果是：本发明的变重力柜热控方法，散热效率高，散热效果好。
1.一种变重力柜热控系统，其特征在于，包括应用流体热控模块、风机、实验柜控制器制冷板、气液换热器和离心机制冷模块，所述应用流体热控模块的低温流体出口管路分别通过第一低温流体支路和第二低温流体支路与实验柜控制器制冷板的低温流体入口和离心机制冷模块的低温流体入口连接，所述实验柜控制器制冷板的高温流体出口和离心机制冷模块的高温流体出口分别通过第一高温流体支路和第二高温流体支路与应用流体热控模块的高温流体入口管路连接；
2.根据权利要求1所述一种变重力柜热控系统，其特征在于，所述第二风道的出风口处安装有第一消音器，所述风机的进风口处安装有第二消音器和烟雾探测器。
3.根据权利要求1所述一种变重力柜热控系统，其特征在于，所述低温流体出口管路上安装有出口温度传感器、出口压力传感器和出口流量计；
4.根据权利要求1所述一种变重力柜热控系统，其特征在于，所述离心机制冷模块包括空冷换热器和两组制冷组件，所述空冷换热器具有所述第一风道，两组制冷组件分别安装在空冷换热器中第一风道的相对两侧壁上；所述第二低温流体支路为并联设置的两条，所述第二高温流体支路为并联设置的两条，两条第二低温流体支路分别与两组制冷组件的低温流体入口连接，两条第二高温流体支路分别与两组制冷组件的高温流体出口连接。
5.根据权利要求4所述一种变重力柜热控系统，其特征在于，所述制冷组件包括散热冷板和tec制冷模块，所述tec制冷模块安装在空冷换热器上，所述tec制冷模块的冷端与空冷换热器接触，所述tec制冷模块的热端与散热冷板接触，所述第二低温流体支路与散热冷板的低温流体入口连接，所述第二高温流体支路与散热冷板的高温流体出口连接。
6.根据权利要求1所述一种变重力柜热控系统，其特征在于，所述离心机制冷模块上安装有进风管、回风管、出风总管、出风支管，所述第一风道竖直布置且上下贯通，所述离心机制冷模块安装在变重力柜的两个离心机之间，所述出风总管的下端与所述第一风道的上端连接，所述出风总管的上端与出风支管的中间位置连接且连通，所述出风支管横向布置且两端的出风口分别倾斜向下布置在两个离心机的上方；所述进风管的上端与所述第一风道的下端连接，所述进风管的下端与第二风道的出风口连通，所述风机的回风口与回风管的一端连通，所述回风管的另一端与离心机的下方连通。
7.根据权利要求6所述一种变重力柜热控系统，其特征在于，所述回风管包括第一回风管和第二回风管，所述第一回风管的一端位于一个离心机的下方，所述第二回风管的一端位于另一个离心机的下方，所述第一回风管的另一端与第二回风管的中部连接且连通，所述第二回风管的另一端向下延伸且与风机的回风口连通。
8.根据权利要求7所述一种变重力柜热控系统，其特征在于，所述第一回风管的一端具有朝上布置的第一端口，所述第二回风管的一端具有朝上布置的第二端口；所述第一回风管水平布置在进风管的前侧，所述第一回风管的另一端位于第一端口的左后方；所述第二回风管水平布置在所述进风管的左下方并紧邻另一个离心机布置。
9.根据权利要求6所述一种变重力柜热控系统，其特征在于，所述离心机制冷模块的下方设有安装块，所述进风管的下端以及回风管的一端分别与安装块的后侧连接固定，所述安装块上设有前后贯通且并排布置的第一接口和第二接口，所述进风管的下端通过第一接口与风机的出风口连接且连通，所述回风管的一端通过第二接口与风机的回风口连接且连通；所述安装块的左右两侧分别固定有一个前后延伸的滑轨。
10.一种变重力柜热控方法，其特征在于，采用权利要求1至9任一项所述一种变重力柜热控系统实现，包括以下步骤：应用流体热控模块的低温流体通过低温流体出口管路和第一低温流体支路部分进入到气液换热器，对气液换热器的第二风道进行液冷散热，经过气液换热器的部分低温流体与另一部分低温流体汇流并进入实验柜控制器制冷板，对实验柜控制器进行液冷散热，流经实验柜控制器制冷板的高温流体通过第一高温流体支路和高温流体入口管路回流至应用流体热控模块；
