OPERACIONES UNITARIAS II REFRIGERACIÓN POR EVAPORACIÓN Y PRENDAS DE VESTIR DE DESHUMIDIFICACIÓN PARA LOS SISTEMAS DE SOPORTE VITAL PORTÁTILES

Ana Laura Sánchez LeyvaJueves 5 de Septiembre 2013

OPERACIONES UNITARIAS II

Dispositivo de Deshumidificación y

enfriamiento evaporativo para los sistemas portátiles de

soporte vital

Michael Izenson and Weibo Chen

Grant BueNASA Lyndon B. Johanson Space Center, Houston, Texas, 77062

Páginas: 11American Institue of Aeronautics and Astronautics

EVAPORATIVE COOLING AND DEHUMIDIFICATION GARMENT FOR PORTABLE LIFE SUPPORT

SYSTEMS

INDICE Nomenclatura

Introducción

Requisitos de diseño

Diseño

Desarrollo y Pruebas

Conclusiones

Este artículo describe el diseño y desarrollo de un innovador sistema de control térmico y de humedad para los futuros trajes espaciales.El sistema comprende:• Un dispositivo de deshumidificación y enfriamiento evaporativo (ECDG) .•Radiador Absorbedor de Cloruro de litio(LCAR).

Nomenclatura

A=amplitud de oscilacióna=diámetro del cilindroCp=Coeficiente de PresiónCx=Coeficiente de Fuerza en la dirección xCy=Coeficiente de Fuerza en la dirección yc=cuerdadt=tiempoh=alturaf,g=funciones genéricas

Introducción

Las futuras misiones de exploración hacia

el espacio necesitarán trajes (espaciales) con

capacidades superiores a las de la

técnica actual. Los Sistemas de

soporte vital son los encargados de hacer

esto posible.

Rejillas de ventilación existentes para el

enfriamiento del agua y acumulación de la sudoración

dentro del traje

El ECDG propuesto que no ventila agua y mantiene un ambiente fresco, seco dentro del traje

ECDG LCAR

Absorbe el calor sensible (conducción) y el calor latente (condensación).

Proporciona enfriamiento por la evaporación del agua.

El desecante de LiCl mantiene la presión baja de vapor de agua permitiendo la refrigeración por evaporación.

Libera calor hacia el espacio sin ventilación de vapor de agua.

Requisitos de diseño

Para mantener la temperatura constante, el cuerpo emplea dos mecanismos de enfriamiento:

1.Transferencia de Calor sensible (conducción y convección de calor por el ambiente).

2.Transferencia de calor Latente (eliminación de calor por la transpiración y el vapor de agua).

Mecanismos de liberación de calor

Mecanismos de Liberación de Calor

Requisitos de diseño de un sistema de enfriamiento de un traje

espacial

Diseño ECDG El enfriamiento es

generado por evaporación de agua de una placa hidrófila y porosa.

La placa se encuentra entre una chaqueta de Nafion y una lámina ePTFE.

Funcionamiento del dispositivo de deshumidificación/enfriamiento evaporativo

Construcción de un ECDG

Pruebas

Presión atmosférica Presiones parciales de vacío Evaporación Interna por Enfriamiento

Sensible

Prototipo ECDG

Se desarrollaron métodos para producir el prototipo ECDG basados en la siguiente figura:

Prototipo ECDG con instrumentación de Temperatura y Presión

Ensayo térmico a Presión atmosférica

Placa caliente de sudoración, Simula entrada de calor sensible y latente en el ECDG

En esta prueba, la bolsa alcanzó un poder de enfriamiento de 39 W a una tempertura de la piel de 34.5 °C.

Ensayo térmico a presiones parciales de

vacío

El material abosrbia 48 W a una temperatura de la piel de 24.1°CLa difusión de vapor de agua es inversamente proporcional a la presión del ambiente. Este resultado alcanza un mayor poder de enfriamiento.

Piel simulada y temperatura de la superficie de la bolsa medida en el sistema Integral Ambiental

Evaporación Interna para Refrigeración Sensible

Prototipo que promueve el enfriamiento por calor sensible evaporando el agua de un material externo

Diseño conceptual de ECDG con láminas de fibra hueca para el enfriamiento suplementario

Conclusiones

El prototipo del dispositivo de deshumidificación y enfriamiento evaporativo (ECDG) ha sido desarrollado y probado bajo condiciones que simulan operación en los trajes espaciales.

El ECDG está diseñado para operar con absorbedor de LiCl (LCAR) como parte de la no ventilación térmica y el sistema de control de humedad en los futuros sistemas de soporte vital.

El prototipo ECDG ha demostrado una capacidad de enfriamiento de 65W/ft2 de la simulación de la piel a T=33.2°C.

Mas de 2/3 del refrigeramiento(48W/ft2) fue de enfriamiento latente directamente por la absorción de vapor de agua

Una ropa de refrigeración de 4ft2 construida usando esta tecnología será capaz de proveer refrigeración y deshumidificación para los futuros trajes espaciales, promoviendo una operación cómoda para la tripulación y ventilando casi nada de agua.

Un nuevo diseño con enfriamiento sensible está bajo desarrollo basado en fibras hidrófilas con huecos. Pruebas preliminares de estas fibras muestran capacidades altas de flujo y excelente uniformidad de flujo.

Gracias por su atención