Radiador de gotas de líquido
El radiador de gotas líquidas (LDR) o anteriormente denominado radiador de flujo de gotas líquidas es un radiador liviano propuesto para la disipación del calor residual generado por plantas de energía , propulsión o sistemas de naves espaciales en el espacio.
Una misión espacial avanzada o futura debe tener una fuente de energía o propulsión que requiera el rechazo del calor residual. Se debe considerar la eliminación de grandes cantidades de calor residual para realizar una estructura espacial grande (LSS) que maneje alta potencia, como un reactor nuclear o un satélite de energía solar espacial (SPS) .
Dichos sistemas espaciales requieren sistemas avanzados de control térmico de alta temperatura . Los tubos de calor de metal líquido con radiadores convencionales se consideran ideales para tales aplicaciones. [5] Sin embargo, el área de superficie del radiador requerida es enorme, por lo tanto, la masa del sistema es muy grande. El radiador de gotas de líquido (LDR) tiene una ventaja en términos de la relación potencia-peso del calor rechazado. Los resultados de los estudios indican que para temperaturas de rechazo por debajo de aproximadamente 700 K, el sistema LDR es significativamente más liviano que los otros conceptos de radiadores avanzados. Un LDR puede ser siete veces más liviano que los radiadores de tubería de calor convencionales de tamaño similar. [6]El LDR es más resistente a los impactos de meteoritos debido a que la superficie o el viento son menos críticos y requiere menos volumen de almacenamiento. Por lo tanto, el LDR ha llamado la atención como un radiador avanzado para sistemas espaciales de alta potencia.
En 1978, John M. Hedgepeth propuso, en "Estructuras ultraligeras para la energía espacial", en Radiation Energy Conversion in Space, vol. 61 de Progreso en Astronáutica y Aeronáutica, KW Billman, ed. (AIAA, Nueva York, 1978), pág. 126, el uso de un radiador de polvo para reducir el peso del radiador de los satélites de energía solar. Los problemas prácticos de este sistema de polvo llevaron al concepto LDR en 1979. [1] Se han realizado numerosos estudios por parte de empresas, organizaciones y universidades de todo el mundo.
Se llevaron a cabo experimentos prácticos, por ejemplo, con STS-77 [5] y en pozos de caída en Japón: Centro de Microgravedad de Japón (JAMIC) y Laboratorio de Microgravedad de Japón . [7]
El sistema de radiador de gotas de líquido (LDR) consta de un generador de gotas, un colector, un intercambiador de calor , una bomba de recirculación y un regulador de presión de tipo fuelle ( acumulador ). Mientras experimenta una reducción en la presión, el líquido saturado se rocía al espacio como corrientes coherentes de gotas diminutas y discretas. La corriente de gotas puede ser una columna o una lámina de gotas líquidas que se mueven a través del espacio desde el generador de gotas hasta el colector. Las gotas transportan el calor residual generado por un sistema de energía espacial e irradian este calor residual directamente al espacio durante su vuelo mediante transferencia de calor radiativo transitorio.. Las gotas de líquido se recolectan a una temperatura más baja, se recalientan y se bombean al generador de gotas y se reutilizan para continuar eliminando el calor residual del ciclo termodinámico de energía.
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