大空間低氣壓溫度環境模擬系統的製作方法

2023-04-28 10:24:51 1

專利名稱：大空間低氣壓溫度環境模擬系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種冷板加孔板的大空間低氣壓溫度環境模擬系統。
背景技術：
在低氣壓大空間溫度模擬艙中做試驗時，低氣壓大空間環境模擬艙中的溫度不均 勻性對模擬試驗造成了很大的影響，溫度的不均勻性甚至使得試驗結果無法滿足預期的效 果。

發明內容
本發明提出了一種冷板加孔板的溫度調控系統，其有效克服了溫度不均勻性對試 驗結果造成的不利影響。 根據本發明的一個實施例，提供了一種低氣壓大空間溫度調控系統，該系統在低 氣壓大空間環境模擬艙中提供了均勻的溫度場。 根據本發明的一個方面，提供了一種低氣壓溫度環境模擬系統，其特徵在於包 括 —個環境模擬艙， 設置在所述環境模擬艙內部空間的上部的一個孔板，
設置在所述環境模擬艙的內壁上的多個冷板。 根據本發明的一個進一步的方面，所述孔板包括一個凸臺部分，所述凸臺部分的 凸起方向為沿著環境模擬艙的徑向向外。 根據本發明的又一個方面，所述孔板包括兩級凸臺部分，所述兩級凸臺部分的凸 起方向為沿著環境模擬艙的徑向向外。
本發明的優點包括 1)實現了主動熱控制，利用冷板對氣候罐的整體溫度進行調節。
2)使溫度場和氣流場都達到了均勻。
3)結構簡單，設備可靠性高。


圖1A、圖1B、圖1C分別顯示了根據本發明的溫度環境模擬系統的不同實施例的環 境模擬艙和孔板設置的圓截面剖視圖。 圖2顯示了根據本發明的一個實施例的環境模擬艙的圓截面剖視圖。
圖3顯示了根據本發明的一個實施例的溫度環境模擬系統的圓柱面剖視圖。
圖4顯示了根據本發明的環境模擬系統的冷板懸掛裝置的一種實施例。
具體實施例方式
如圖1-3所示，根據本發明的實施例的一種低氣壓大空間溫度調控系統包括用於模擬環境的真空艙11 (即環境模擬艙11，圖1-3)、孔板12、冷板21-1至21-6、冷板掛鈎41。 冷板掛鈎41在其與冷板接觸的地方塗有一層隔熱材料(如聚四氟氨隔熱材料)。環境模 擬艙為圓柱形氣候罐(該罐的一個實例具有諸如13. 5m的長度和諸如6m直徑)，環境模擬 艙11兩頭設計成凸球曲面，孔板12安裝在環境模擬艙11的頂部，在孔板的上部設置有冷 板(21-1和21-2，圖2)。 —般常壓環境下可以採用全面孔板送風的方式以提高溫度均勻度，但環境模擬艙 11還需要保證低氣壓(高度llkm)環境下的溫度均勻度。由於低氣壓下空氣密度小，無法 形成很好的對流換熱，換熱性能很差，全面孔板送風方式無法滿足低氣壓環境下基本換熱 和溫度均勻度要求。如何在大空間高空模擬艙內實現低氣壓(llkm)低溫-65t:和低氣壓高 溫80°C ，且同時滿足一定的溫度均勻度要求成為一個技術難點。為此，根據本發明的一個優 選實施例，在使用諸如9000kg/h的空氣製冷系統的基礎上，在艙內設計採用全面孔板和循 環風機氣流組織形式，同時又在艙體內部周圍方向安裝了多塊(如6塊)冷板，形成大面積 的冷板結構，在保證常壓快速降溫指標後，又能依靠冷板強大的輻射換熱能力彌補低氣壓 下空氣換熱性能較差的缺點，兩種方式結合很好得解決了大空間、低氣壓環境下的低溫環 境模擬難題。 進一步地，為了改善艙內空氣流的均勻性，根據本發明的一個優選實施例，孔板12 的中部包括了至少一個凸臺部分。 下面將結合附圖對本發明的實施例做進一步的詳細說明。 根據如圖1A-1C所示的本發明實施例的低氣壓大空間溫度調控系統包括環境模 擬艙11、孔板12、冷板21-1至21_6(圖2)。 冷板21-1至21-6用於調節環境模擬艙11內的氣體溫度；孔板12用於設定環境 模擬艙11中氣流循環狀態。冷板21-1至21-6和孔板12分別完成對環境模擬艙11中的 氣流冷卻和氣流流動設定，從而實現對環境模擬艙11內的低氣壓空間的均勻溫度控制。
在如圖1A所示的本發明實施例中，孔板12具有平板式的形狀，並被大致水平地設 置在環境模擬艙11內空間的上部。 例如，在本發明的一個優選實施例中，圖1A中的a角為大約25-35度。在一個更 加優選的實施例中，a角為大約30度。這些數值只是說明性而非限定性的。
在如圖1B所示的本發明的另一種實施例中，孔板12的中部有一個凸臺部分121。 凸臺部分121的凸起方向為沿著環境模擬艙11的徑向向外。 例如，在本發明的一個應用實例中，環境模擬艙11的內徑為約3m，圖1B中的凸臺 部分121的寬度W1為大約4m，凸臺部分121的高度hl為大約O. 5m。
這些數值只是示例性而非限定性的。 在如圖1C所示的本發明的又一實施例中，孔板12包括兩級凸臺部分121和122。 凸臺部分121和122的凸起方向為沿著環境模擬艙11的徑向向外。 例如，在本發明的一個應用實例中，環境模擬艙ll的內徑為約3m，圖1C中的凸臺 部分121的寬度W1為大約4m，凸臺部分121的高度hl約為0. 5m，凸臺部分122的寬度W2 為大約3m，凸臺部分122的高度h2為約0. 5m。這些數值只是示例性而非限定性的。
根據本發明人的實際經驗和測試，圖1C所示的孔板在很多具體應用中能夠實現 更好的溫度均勻性。在圖3所示的實施例中，還示意顯示了地板13和用於移動試件和/或
4測試設備的軌道14。 圖2顯示了根據本發明的一個實施例的試驗艙系統連接圖。圖2所示的實施例中， 在環境模擬艙11的內壁的周邊上別設置了六塊冷板21-1至21-6。孔板12設置在環境模 擬艙的上部。 如圖3所示為根據本發明的一個實施例的環境模擬系統的圓柱面剖視圖，其中， 循環風機31為環境模擬艙11內的氣流循環提供動力，在環境模擬艙11的內壁32上設置 了有冷板21 ;冷板21用來調節環境模擬艙11內的溫度。 圖4顯示了根據本發明的一個實施例的冷板布置裝置。所述冷板布置裝置包括分 布在環境模擬艙11的內壁32上的丁字形掛鈎41，在冷板上設置有與丁字形掛鈎41對應的 鉤或環(未顯示)，從而藉助丁字形掛鈎41和冷板上的所述鉤或環，而把冷板安裝在環境模 擬艙ll的內壁32上。根據本發明的一個具體實施方式
，在丁字形掛鈎41的頭部塗有或附 有隔熱材料(如聚四氟氨材料)，用於實現冷板與環境模擬艙11的內壁32之間的隔熱，從 而減少整個系統的熱容。 下面描述根據本發明的一個具體實施例的工作過程。 如圖3所示，在循環風機31的驅動下，氣流在試驗大艙中循環流動(如圖3中環 境模擬艙11內的箭頭所示)。環境模擬艙11下部的空氣在循環風機31的作用下經過風道 33循環到孔板12的上方，再通過孔板12較均勻地流到環境模擬艙11中位於孔板12下方 的試驗空間部分中，在這樣的循環流動過程中的空氣受到冷板(如圖2中所示的冷板21-1 至21-6)的溫度調控，從而使環境模擬艙11實現溫度均勻，進而實現了低氣壓大空間環境 模擬艙ll的均勻溫度調控。 在圖3中，標有"冷空氣"的箭頭表示從環境模擬艙11外向環境模擬艙11內輸送 的冷空氣，標有"蒸汽"的箭頭表示從環境模擬艙11外向環境模擬艙11內輸送的蒸汽，標 有"冷板進風"的箭頭表示從環境模擬艙11外向冷板21的冷管(未顯示)內輸送的冷空 氣，標有"冷板迴風"的箭頭表示從冷板21的冷管流回到環境模擬艙11外的冷空氣。
應當理解的是，在以上敘述和說明中對本發明所進行的描述只是說明而非限定性 的，且在不脫離如所附權利要求書所限定的本發明的前提下，可以對上述實施例進行各種 改變、變形、和/或修正。
權利要求
一種低氣壓溫度環境模擬系統，其特徵在於包括一個環境模擬艙(11)，設置在所述環境模擬艙(11)內部空間的上部的一個孔板(12)，設置在所述環境模擬艙(11)的內壁上的多個冷板(21-1至21-6)。
2. 根據權利要求1所述的低氣壓溫度環境模擬系統，其特徵在於所述孔板(12)包括一個凸臺部分(121)，所述凸臺部分(121)的凸起方向為沿著環境 模擬艙(11)的徑向向外。
3. 根據權利要求1所述的低氣壓溫度環境模擬系統，其特徵在於所述孔板(12)包括兩級凸臺部分(121和122)，所述凸臺部分(121和122)的凸起方 向為沿著環境模擬艙(11)的徑向向外。
4. 根據權利要求1-3中任何一項所述的低氣壓溫度環境模擬系統，其特徵在於進一步 包括設置在所述環境模擬艙(11)的一端的一個風道(33)，所述風道的出口與所述孔板 (12)上方的所述環境模擬艙(11)的空間連通，所述風道的進口與所述環境模擬艙(11)下 部的空間連通。
5. 根據權利要求4所述的低氣壓溫度環境模擬系統，其特徵在於進一步包括 設置在所述風道(33)上的一個循環風機(31)。
6. 根據權利要求5所述的低氣壓溫度環境模擬系統，其特徵在於 所述多個冷板(21-1至21-6)通過掛鈎(41)被安裝在所述環境模擬艙(11)的內壁周邊上，其中掛鈎(41)附有隔熱材料，用於使所述掛鈎(41)於所述冷板(21-1至21-6)之間 實現隔熱。
全文摘要
為了在大空間高空模擬艙內實現低氣壓(如11km)低溫-65℃和低氣壓高溫80℃，且同時滿足均勻度要求，本發明在使用諸如9000kg/h的空氣製冷系統的基礎上，在艙內採用全面孔板和循環風機氣流組織形式，並在艙體內部周圍方向安裝了包括多塊冷板的冷板結構，既保證了常壓快速降溫指標，又能依靠冷板強大的輻射換熱能力彌補低氣壓下空氣換熱性能較差的缺點，很好地解決了大空間、低氣壓環境下的低溫環境模擬難題。進一步地，為了改善艙內空氣流的均勻性，根據本發明的一個優選實施例，孔板的中部包括了至少一個凸臺部分。
文檔編號B01L1/00GK101722064SQ20091023853
公開日2010年6月9日 申請日期2009年12月1日 優先權日2009年12月1日
發明者劉猛, 鞏萌萌, 龐麗萍, 王浚 申請人:北京航空航天大學