DIN EN 16603-31-02-2015 Space engineering - Two-phase heat transport equipment English version EN 16603-31-02 2015《航天工程 两相热传输设备 英文版本EN 16603-31-02-2015》.pdf

1、Dezember 2015DEUTSCHE NORM Preisgruppe 26DIN Deutsches Institut fr Normung e. V. Jede Art der Vervielfltigung, auch auszugsweise, nur mit Genehmigung des DIN Deutsches Institut fr Normung e. V., Berlin, gestattet.ICS 49.140!%FF“2353525www.din.deDIN EN 16603-31-02Raumfahrttechnik Ausrstung fr ZweiPha

2、senWrmetransport;Englische Fassung EN 166033102:2015Space engineering Twophase heat transport equipment;English version EN 166033102:2015Ingnierie spatiale Equipements de transfert de chaleur deux phases;Version anglaise EN 166033102:2015Alleinverkauf der Normen durch Beuth Verlag GmbH, 10772 Berlin

3、 www.beuth.deGesamtumfang 76 SeitenDDIN-Normenausschuss Luft- und Raumfahrt (NL)DIN EN 16603-31-02:2015-12 2 Nationales Vorwort Dieses Dokument (EN 16603-31-02:2015) wurde vom Technischen Komitee CEN/CLC/TC 5 Raumfahrt“ erarbeitet, dessen Sekretariat vom DIN (Deutschland) gehalten wird. Das zustndig

4、e deutsche Normungsgremium ist der Arbeitsausschuss NA 131-06-02 AA Interoperabilitt von Informations-, Kommunikations- und Navigationssystemen“ im DIN-Normenausschuss Luft- und Raumfahrt (NL). Dieses Dokument (EN 16603-31-02:2015) basiert auf ECSS-E-ST-31-02C. Dieses Dokument enthlt unter Bercksich

5、tigung des DIN-Prsidialbeschlusses 1/2004 nur die englische Originalfassung von EN 16603-31-02:2015. Dieses Dokument wurde speziell zur Behandlung von Raumfahrtsystemen erarbeitet und hat daher Vorrang vor jeglicher Europischer Norm, da es denselben Anwendungsbereich hat, jedoch ber einen greren Gel

6、tungsbereich (z. B. Luft- und Raumfahrt) verfgt. DIN EN 16603-31-02:2015-12 3 Nationaler Anhang NA (informativ) 3 Begriffe und Abkrzungen 3.1 Begriffe aus anderen Normen Fr die Anwendung dieses Dokuments gelten die Begriffe nach ECSS-E-ST-00-01. Fr die Anwendung dieses Dokuments gelten die nachstehe

7、nden Begriffe nach ECSS-E-ST-10-02: Analyse Qualifizierungsstufe Design-Review (ROD) Fr die Anwendung dieses Dokuments gelten die nachstehenden Begriffe nach ECSS-E-ST-32-02: Berstdruck Differenzdruck Auendruck Innendruck Undichtheit vor dem Bersten (LBB) Druckbehlter (PV) druckbeaufschlagtes Teil (

8、PH) Abnahmetest 3.2 Begriffe zur vorliegenden Norm 3.2.1 Kapillarregelkreis CDL TPL, innerhalb dessen die Fluidzirkulation durch Kapillarwirkung zustande kommt (Kapillarpumpe) ANMERKUNG Siehe Definition TPL“ unter 3.2.21. 3.2.2 Kapillarpumpen-Regelkreis CPL CDL, bei dem der Fluidspeicher vom Verdamp

9、fer getrennt ist und keine Kapillarverbindung zum Verdampfer hat ANMERKUNG Siehe Definition CDL“ unter 3.2.1. DIN EN 16603-31-02:2015-12 4 3.2.3 Wrmerohr mit konstanter Leitfhigkeit CCHP Wrmerohr, das bei einer vorgegebenen Sttigungstemperatur zwischen Verdampfer und Kondensator eine feststehende Wr

10、meleitfhigkeit aufweist ANMERKUNG Siehe Definition Wrmerohr“ unter 3.2.7. 3.2.4 Austrocknung Erschpfung der Flssigkeit im Verdampfungsbereich bei hoher Wrmeeinspeisung, wenn der Zuwachs durch den Kapillardruck unter den Druckabfall im zirkulierenden Fluid sinkt 3.2.5 wirksame Lnge Lnge des Wrmerohrs

11、 zwischen den Mitten von Verdampfer und Kondensator fr Anordnungen mit nur einem Verdampfer und einem Kondensator ANMERKUNG Wird verwendet, um das Transportvermgen des Wrmerohrs (siehe 3.2.10) zu bestimmen. 3.2.6 Bereich der Temperaturexposition grtmglicher Temperaturbereich, dem die TPHTE whrend ih

12、res Produktlebenszyklus ausgesetzt ist und der fr die thermo-mechanische Qualifizierung relevant ist ANMERKUNG 1 Der Innendruck legt bei der Hchsttemperatur dieses Bereichs den MDP fr die Qualifizierung des Druckbehlters der TPHTE fest. ANMERKUNG 2 Die Grenztemperaturen dieses Bereichs knnen sich un

13、terhalb des Gefrierpunktes und/oder oberhalb der kritischen Temperatur des Arbeitsfluids befinden. ANMERKUNG 3 In anderen technischen Bereichen wird dieser Temperaturbereich typischerweise Nicht zulssiger Betriebstemperaturbereich“ genannt (siehe Abschnitt 4 fr eine zustzliche Erklrung). 3.2.7 Wrmer

14、ohr HP TPHTE, die aus einem Einzelbehlter mit Kanlen fr Flssigkeit und Dampf besteht, die so angeordnet sind, dass sich die beiden Fluidphasen in entgegengesetzter Richtung zueinander bewegen ANMERKUNG 1 Siehe Definition TPHTE“ unter 3.2.20. ANMERKUNG 2 Die Kapillarstruktur im Wrmerohr erstreckt sic

15、h ber die gesamte Behlterlnge. 3.2.8 Wrmerohrdiode HPD Wrmerohr, das Wrme durch Verdampfung und Kondensation in nur eine Richtung transportiert ANMERKUNG Siehe Definition Wrmerohr“ unter 3.2.7. DIN EN 16603-31-02:2015-12 5 3.2.9 Regelkreis-Wrmerohr LHP CDL, bei dem der Fluidspeicher der wesentliche

16、Bestandteil des Verdampfers ist ANMERKUNG 1 Siehe Definition CDL“ unter 3.2.1. ANMERKUNG 2 Der Speicher kann getrennt werden, verfgt jedoch ber eine Kapillarverbindung zum Verdampfer. 3.2.10 Transportvermgen des Wrmerohrs grtmgliche Wrmemenge, die durch eine TPHTE vom Verdampfer zum Kondensator tran

17、sportiert werden kann ANMERKUNG Bei Wrmerohren ist das die grtmgliche Wrmelast in Wm (transportierte Wrme effektive Lnge). 3.2.11 maximaler Auslegungsdruck MDP maximal zulssiger Druck in der TPHTE whrend des Produktlebenszyklus ANMERKUNG Der Produktlebenszyklus beginnt nach der Zulassung des Produkt

18、s zum Flug. 3.2.12 Regelkreis mit mechanischer Pumpe MPDL TPL, bei dem die Fluidzirkulation durch eine mechanische Pumpe erreicht wird ANMERKUNG Siehe Definition TPL“ unter 3.2.21. 3.2.13 Produktlebenszyklus Produktleben, das mit der Lieferung der TPHTE-Teile beginnt und mit dem Ende der Betriebsleb

19、ensdauer endet 3.2.14 Rcklauf-Modus Betriebsart, bei der die Flssigkeit vom Kondensator zum Verdampfer durch Gravitationskrfte und nicht durch Kapillarkrfte zurckgefhrt wird 3.2.15 Anlauf Betriebsphase, in der dem Verdampfer anfnglich Wrme zugefhrt wird, bis die nominellen Betriebs-bedingungen der V

20、orrichtung erreicht sind 3.2.16 Unterkhlung Temperaturunterschied zwischen der durchschnittlichen Temperatur des CDL-Speichers und der Temperatur der Flssigkeitsleitung am Zugang des Vorratsbehlters ANMERKUNG Die durchschnittliche Temperatur des CDL-Speichers stellt die Sttigungstemperatur im Innern

21、 des Speichers dar. DIN EN 16603-31-02:2015-12 6 3.2.17 Temperaturbereich fr die thermische Leistung Temperaturbereich, fr den eine TPHTE thermisch qualifiziert ist ANMERKUNG Im Temperaturbereich fr die thermische Leistung gibt es ein thermisches Kennfeld. 3.2.18 HP-Neigung Hhe des Verdampfers (hchs

22、te Stelle) ber dem Kondensator (niedrigste Stelle) whrend der Bodenprfung ANMERKUNG Die Definition gilt fr eine Anordnung mit einem Verdampfer und einem Kondensator (siehe Bild 3-1). Bild 3-1 Festlegung der Neigung bei einem Wrmerohr 3.2.19 LHP-Neigung Hhe des Verdampfers (hchste Stelle) ber dem Spe

23、icher (niedrigste Stelle) whrend der Bodenprfung ANMERKUNG Siehe Bild 3-2. Bild 3-2 Festlegung der Neigung fr LHP 3.2.20 Ausrstung fr den Zwei-Phasen-Wrmetransport TPHTE hermetisch geschlossenes System, das mit einem Arbeitsfluid gefllt ist und unter Verwendung der im Fluid gebundenen Wrme thermisch

24、e Energie durch einen dauerhaften Verdampfungs-/Kondensationsprozess transportiert ANMERKUNG 1 Ein Fluid verdampft im Wrmezufuhrbereich (Verdampfer) und kondensiert im Wrmeabgabebereich (Kondensator). ANMERKUNG 2 Dies geschieht im Unterschied zu einem einphasigen Regelkreis, in dem die latente Wrme

25、des Fluids transportiert wird (eine Flssigkeit erwrmt sich im Wrmezufuhrbereich und khlt sich im Wrmeabgabebereich ab). DIN EN 16603-31-02:2015-12 7 3.2.21 Zwei-Phasen-Regelkreis TPL TPHTE mit rumlich getrennten Transportleitungen fr Dampf und Flssigkeit, die einen geschlossenen Regelkreis bilden AN

26、MERKUNG Siehe Definition TPHTE“ unter 3.2.20. 3.2.22 Wrmerohr mit variabler Leitfhigkeit VCHP Wrmerohr mit einem zustzlichen Speicher von nichtkondensierbarem Gas, der eine variable thermische Leitfhigkeit zwischen Verdampfer und Kondensator ermglicht ANMERKUNG 1 Siehe Definition Wrmerohr“ unter 3.2

27、.7. ANMERKUNG 2 Die thermische Leitfhigkeit wird im Allgemeinen durch die Volumenregelung eines in den Kondensatorbereich hineinragenden Puffers aus nichtkondensierbarem Gas verndert, der wiederum die effektive Kondensatorlnge ndert. ANMERKUNG 3 Die nderung des Gasvolumens kann durch aktive oder pas

28、sive Mittel erfolgen. 3.3 Abkrzungen Die folgenden Abkrzungen wurden im Rahmen dieser Norm festgelegt und verwendet: Abkrzung Bedeutung CCHP Wrmerohr mit konstanter Leitfhigkeit (en: constant conductance heat pipe) CDL Kapillarregelkreis (en: capillary driven loop) CPL Kapillarpumpen-Regelkreis (en:

29、 capillary pumped loop) CTE Wrmeausdehnungskoeffizient (en: coefficient of thermal expansion) DRD Dokumenten-Anforderungsdefinition (en: document requirements definition) HP Wrmerohr (en: heat pipe) HPD Wrmerohrdiode (en: heat pipe diode) LBB Undichtheit vor dem Bersten (en: leak before burst) LHP R

30、egelkreis-Wrmerohr (en: loop heat pipe) MDP maximaler Auslegungsdruck (en: maximum design pressure) MPDL Regelkreis mit mechanischer Pumpe (en: mechanical pump driven loop) MSPE spezielle metallische druckbeaufschlagte Ausrstung (en: metallic special pressurized equipment) NDI zerstrungsfreie Prfung

31、 (en: non-destructive inspection) PH druckbeaufschlagtes Teil (en: pressurized hardware) ROD Design-Review (en: review-of-design) DIN EN 16603-31-02:2015-12 8 Abkrzung Bedeutung SPE spezielle druckbeaufschlagte Ausrstung (en: special pressurized equipment) TCS (Teil-)System fr die thermische Steueru

32、ng (en: thermal control (sub)system) TPHTE Ausrstung zum Zwei-Phasen-Wrmetransport (en: two-phase heat transport equipment) TPL Zwei-Phasen-Regelkreis (en: two-phase loop) TS technische Anforderungsspezifikation (en: technical requirement specification) VCHP Wrmerohr mit variabler Leitfhigkeit (en:

33、variable conductance heat pipe) VP Verifikationsplan (en: verification plan) EUROPEAN STANDARD NORME EUROPENNE EUROPISCHE NORM EN 16603-31-02 September 2015 ICS 49.140 English version Space engineering - Two-phase heat transport equipment Ingnierie spatiale - Equipements de transfert de chaleur deux

34、 phases Raumfahrttechnik - Ausrstung fr Zwei-Phasen-Wrmetransport This European Standard was approved by CEN on 16 November 2014. CEN and CENELEC members are bound to comply with the CEN/CENELEC Internal Regulations which stipulate the conditions for giving this European Standard the status of a nat

35、ional standard without any alteration. Up-to-date lists and bibliographical references concerning such national standards may be obtained on application to the CEN-CENELEC Management Centre or to any CEN and CENELEC member. This European Standard exists in three official versions (English, French, G

36、erman). A version in any other language made by translation under the responsibility of a CEN and CENELEC member into its own language and notified to the CEN-CENELEC Management Centre has the same status as the official versions. CEN and CENELEC members are the national standards bodies and nationa

37、l electrotechnical committees of Austria, Belgium, Bulgaria, Croatia, Cyprus, Czech Republic, Denmark, Estonia, Finland, Former Yugoslav Republic of Macedonia, France, Germany, Greece, Hungary, Iceland, Ireland, Italy, Latvia, Lithuania, Luxembourg, Malta, Netherlands, Norway, Poland, Portugal, Roma

38、nia, Slovakia, Slovenia, Spain, Sweden, Switzerland, Turkey and United Kingdom. CEN-CENELEC Management Centre: Avenue Marnix 17, B-1000 Brussels 2015 CEN/CENELEC All rights of exploitation in any form and by any means reserved worldwide for CEN national Members and for CENELEC Members. Ref. No. EN 1

39、6603-31-02:2015 EEN 16603-31-02:2015 (E) 2 Table of contents European foreword 5 Introduction 5 1 Scope . 7 2 Normative references . 8 3 Terms, definitions and abbreviated terms 9 3.1 Terms defined in other standards . 9 3.2 Terms specific to the present standard . 9 3.3 Abbreviated terms. 13 4 TPHT

40、E qualification principles 14 4.1 TPHTE categorization . 14 4.2 Involved organizations 14 4.3 Generic requirements in this standard 15 4.4 Processes, number of qualification units . 16 4.5 Thermal and mechanical qualification . 16 4.5.1 Temperature range . 16 4.5.2 Mechanical qualification 18 5 Requ

41、irements 20 5.1 Technical requirements specification (TS) 20 5.1.1 General . 20 5.1.2 Requirements to the TS 20 5.1.3 Requirements for formulating technical requirements 21 5.2 Materials, parts and processes . 22 5.3 General qualification requirements . 22 5.3.1 Qualification process . 22 5.3.2 Supp

42、orting infrastructure Tools and test equipment . 22 5.4 Qualification process selection . 22 5.5 Qualification stage 24 5.5.1 General . 24 5.5.2 Quality audits 25 DIN EN 16603-31-02:2015-12 EN 16603-31-02:2015 (E) 3 5.5.3 Qualification methods 25 5.5.4 Full and delta qualification programme 27 5.5.5

43、 Performance requirements 27 5.6 Qualification test programme 29 5.6.1 Number of qualification units . 29 5.6.2 Test sequence 29 5.6.3 Test requirements 33 5.6.4 Physical properties measurement . 36 5.6.5 Proof pressure test 37 5.6.6 Pressure cycle test 37 5.6.7 Burst pressure test 37 5.6.8 Leak tes

44、t . 38 5.6.9 Thermal performance test . 39 5.6.10 Mechanical tests . 41 5.6.11 Thermal cycle test . 43 5.6.12 Aging and life tests 43 5.6.13 Gas plug test . 44 5.6.14 Reduced thermal performance test . 44 5.7 Operating procedures . 45 5.8 Storage . 45 5.9 Documentation . 45 5.9.1 Documentation summa

45、ry 45 5.9.2 Specific documentation requirements 45 Annex A (normative) Technical requirements specification (TS) DRD . 48 Annex B (normative) Verification plan (VP) DRD 51 Annex C (normative) Review-of-design report (RRPT) - DRD . 54 Annex D (normative) Inspection report (IRPT) DRD . 56 Annex E (nor

46、mative) Test specification (TSPE) DRD . 58 Annex F (normative) Test procedure (TPRO) DRD . 61 Annex G (normative) Test report (TRPT) DRD . 64 Annex H (normative) Verification report (VRPT) DRD. 66 Bibliography . 68 DIN EN 16603-31-02:2015-12 EN 16603-31-02:2015 (E) 4 Figures Figure 3-1: Tilt definit

47、ion for HP 12 Figure 3-2: Tilt definition for LHP 12 Figure 4-1: Categories of TPHTE (two-phase heat transport equipment) . 15 Figure 4-2: Figure-of-merit (G) for some TPHTE fluids . 17 Figure 4-3: Definition of temperature and performance ranges for a HP . 18 Figure 5-1: Selection of qualification

48、process . 24 Figure 5-2: Qualification test sequence for HP . 31 Figure 5-3: Qualification test sequence for CDL . 32 Tables Table 5-1: Categories of two-phase heat transport equipment according to heritage (derived from ECSS-E-ST-10-02C, Table 5-1) . 23 Table 5-2: Allowable tolerances 34 Table 5-3:

49、 Measurement accuracy . 36 Table 5-4: Equipment resonance search test levels . 42 Table 5-5: Sinusoidal vibration qualification test levels . 42 Table 5-6: Random vibration qualification test levels 43 Table 5-7: TPHTE documentation 47 DIN EN 16603-31-02:2015-12 EN 16603-31-02:2015 (E) 5 European foreword This document (EN 16603-31-02:2015) has been prepared by Technical Com