從地面環(huán)境與空間環(huán)境的比較，引入空間微重力環(huán)境氣液分離技術(shù)的難點(diǎn)及氣液分離的途徑。對(duì)國(guó)內(nèi)外現(xiàn)已研制的氣液分離器進(jìn)行了分類(lèi)，并對(duì)不同種類(lèi)的氣液分離技術(shù)的原理、組成結(jié)構(gòu)及性能作了分析介紹。最后結(jié)合實(shí)例說(shuō)明空間氣液分離技術(shù)的應(yīng)用及重要性。

1、引言

　　地面環(huán)境與空間環(huán)境之間最大的差異之一是重力場(chǎng)的強(qiáng)弱，地面環(huán)境中重力場(chǎng)強(qiáng)度為g軆，而在空間環(huán)境中重力場(chǎng)很小，幾乎為零，稱(chēng)為微重力環(huán)境。

　　在地面環(huán)境重力場(chǎng)的作用下，為了使重力勢(shì)能(能量)最小，密度(質(zhì)量)小的在上、大的在下將處于穩(wěn)態(tài)。在地面環(huán)境的氣液混合體中，密度小的氣體會(huì)自發(fā)上升，而密度大的液體會(huì)自發(fā)下降，并形成明確的界面，自然實(shí)現(xiàn)氣液分離。因此地面應(yīng)用的氣液分離技術(shù)都利用了這個(gè)自然現(xiàn)象，即氣體出口在上，液體出口在下，并且氣液分離裝置較簡(jiǎn)單。

　　空間環(huán)境沒(méi)有重力場(chǎng)這樣的優(yōu)越條件，要實(shí)現(xiàn)氣液分離必須利用其他途經(jīng)創(chuàng)造條件。空間氣液分離技術(shù)主要利用親水/憎水材料、電機(jī)旋轉(zhuǎn)或渦旋管路產(chǎn)生的離心力場(chǎng)等來(lái)實(shí)現(xiàn)氣液分離�？臻g氣液分離技術(shù)主要可分為兩大類(lèi)。1)靜態(tài)分離技術(shù)：氣液分離設(shè)備中不存在運(yùn)動(dòng)部件，利用管路的幾何形狀、材料的親水/憎水特性等，實(shí)現(xiàn)氣液分離。2)動(dòng)態(tài)分離技術(shù)：氣液分離設(shè)備中存在運(yùn)動(dòng)部件，利用運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生對(duì)流體的力場(chǎng)作用，如離心力等，而實(shí)現(xiàn)氣液分離。

　　靜態(tài)氣液分離技術(shù)又可分為以下3 種：基于毛細(xì)作用的氣液分離技術(shù)，主要利用親水/憎水材料的特性和表面張力產(chǎn)生的毛細(xì)管效應(yīng)；旋流氣液分離技術(shù)，主要利用氣液混合流在設(shè)計(jì)好的渦旋管路中流動(dòng)產(chǎn)生的離心作用；慣性氣液分離技術(shù)，主要利用氣體與液體的慣性差異很大，液體不易改變運(yùn)動(dòng)方向而被親水膜收集。動(dòng)態(tài)氣液分離技術(shù)主要是離心氣液分離技術(shù)，利用電機(jī)帶動(dòng)流體旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力場(chǎng)實(shí)現(xiàn)氣液的分離。作者將具體介紹各種空間氣液分離技術(shù)及其在空間研究與探索中的應(yīng)用。

2、空間氣液分離技術(shù)原理

2.1、毛細(xì)作用的氣液分離技術(shù)原理

　　液體水會(huì)在親水材料表面展鋪，如果用親水材料做成多孔結(jié)構(gòu)(孔與孔之間有間隙相連)，此多孔結(jié)構(gòu)就像由很多的毛細(xì)管組成一樣，將成為液體水的專(zhuān)用通道。同理，憎水材料做成的多孔結(jié)構(gòu)將成為氣體的專(zhuān)用通道。這樣利用材料的親水/憎水特性實(shí)現(xiàn)氣液分離。圖1 是這種氣液分離技術(shù)的示意圖。

4、空間氣液分離技術(shù)應(yīng)用及展望

　　空間氣液分離技術(shù)主要用于空間站物化再生環(huán)控與生保系統(tǒng)，以及未來(lái)的深空探測(cè)活動(dòng)。現(xiàn)介紹美國(guó)NASA 國(guó)際空間站設(shè)計(jì)的水再生系統(tǒng)。艙內(nèi)大氣經(jīng)過(guò)壓縮熱交換器水蒸氣凝結(jié)成液滴，再經(jīng)過(guò)慣性氣液分離器，干燥大氣經(jīng)過(guò)二氧化碳移除設(shè)備和除去微量污染物的熱催化滴，再經(jīng)過(guò)慣性氣液分離器，干燥大氣經(jīng)過(guò)二氧化碳移除設(shè)備和除去微量污染物的熱催化設(shè)備送入艙內(nèi)，液體進(jìn)入污水存儲(chǔ)箱。尿液經(jīng)過(guò)氣相壓縮蒸餾設(shè)備(VCD)，得到的餾分水進(jìn)入污水存儲(chǔ)箱，VCD 設(shè)備中為了實(shí)現(xiàn)氣體與液體的分離，采用了離心氣液分離技術(shù)。這樣冷凝水、利用VCD 技術(shù)得到的餾分水與衛(wèi)生污水混合在一起經(jīng)過(guò)污水處理組件后，就得到足以飲用的潔凈水。污水處理過(guò)程要經(jīng)過(guò)除去自由氣體，過(guò)濾掉固體微粒(毛發(fā)等)，再經(jīng)過(guò)離子交換過(guò)濾床進(jìn)一步凈化，最后經(jīng)過(guò)高溫催化消除有機(jī)污染物及微生物等步驟，其中不可缺少氣液分離器。

未來(lái)航天科技的發(fā)展趨勢(shì)是載人航天及深空探測(cè)。航天器中人類(lèi)活動(dòng)區(qū)域的環(huán)境要求將更嚴(yán)厲，溫度、濕度等的控制，人類(lèi)賴(lài)以生存的氧氣、水的獲得等，都需要?dú)庖悍蛛x裝置，特別是水循環(huán)再生系統(tǒng)氣液分離裝置是必不可少的�？臻g氣液分離器是物化再生環(huán)控生保系統(tǒng)的關(guān)鍵組成部分，空間氣液分離技術(shù)的研究無(wú)疑將對(duì)我國(guó)未來(lái)航天事業(yè)更好的發(fā)展奠定基礎(chǔ)。