CN101722064A - 大空间低气压温度环境模拟系统 - Google Patents

Abstract

为了在大空间高空模拟舱内实现低气压(如11km)低温-65℃和低气压高温80℃，且同时满足均匀度要求，本发明在使用诸如9000kg/h的空气制冷系统的基础上，在舱内采用全面孔板和循环风机气流组织形式，并在舱体内部周围方向安装了包括多块冷板的冷板结构，既保证了常压快速降温指标，又能依靠冷板强大的辐射换热能力弥补低气压下空气换热性能较差的缺点，很好地解决了大空间、低气压环境下的低温环境模拟难题。进一步地，为了改善舱内空气流的均匀性，根据本发明的一个优选实施例，孔板的中部包括了至少一个凸台部分。

Description

大空间低气压温度环境模拟系统

技术领域

本发明涉及一种冷板加孔板的大空间低气压温度环境模拟系统。

技术背景

在低气压大空间温度模拟舱中做试验时，低气压大空间环境模拟舱中的温度不均匀性对模拟试验造成了很大的影响，温度的不均匀性甚至使得试验结果无法满足预期的效果。

发明内容

本发明提出了一种冷板加孔板的温度调控系统，其有效克服了温度不均匀性对试验结果造成的不利影响。

根据本发明的一个实施例，提供了一种低气压大空间温度调控系统，该系统在低气压大空间环境模拟舱中提供了均匀的温度场。

根据本发明的一个方面，提供了一种低气压温度环境模拟系统，其特征在于包括：

一个环境模拟舱，

设置在所述环境模拟舱内部空间的上部的一个孔板，

设置在所述环境模拟舱的内壁上的多个冷板。

根据本发明的一个进一步的方面，所述孔板包括一个凸台部分，所述凸台部分的凸起方向为沿着环境模拟舱的径向向外。

根据本发明的又一个方面，所述孔板包括两级凸台部分，所述两级凸台部分的凸起方向为沿着环境模拟舱的径向向外。

本发明的优点包括：

1)实现了主动热控制，利用冷板对气候罐的整体温度进行调节。

2)使温度场和气流场都达到了均匀。

3)结构简单，设备可靠性高。

附图说明

图1A、图1B、图1C分别显示了根据本发明的温度环境模拟系统的不同实施例的环境模拟舱和孔板设置的圆截面剖视图。

图2显示了根据本发明的一个实施例的环境模拟舱的圆截面剖视图。

图3显示了根据本发明的一个实施例的温度环境模拟系统的圆柱面剖视图。

图4显示了根据本发明的环境模拟系统的冷板悬挂装置的一种实施例。

具体实施方式

如图1-3所示，根据本发明的实施例的一种低气压大空间温度调控系统包括用于模拟环境的真空舱11(即环境模拟舱11，图1-3)、孔板12、冷板21-1至21-6、冷板挂钩41。冷板挂钩41在其与冷板接触的地方涂有一层隔热材料(如聚四氟氨隔热材料)。环境模拟舱为圆柱形气候罐(该罐的一个实例具有诸如13.5m的长度和诸如6m直径)，环境模拟舱11两头设计成凸球曲面，孔板12安装在环境模拟舱11的顶部，在孔板的上部设置有冷板(21-1和21-2，图2)。

一般常压环境下可以采用全面孔板送风的方式以提高温度均匀度，但环境模拟舱11还需要保证低气压(高度11km)环境下的温度均匀度。由于低气压下空气密度小，无法形成很好的对流换热，换热性能很差，全面孔板送风方式无法满足低气压环境下基本换热和温度均匀度要求。如何在大空间高空模拟舱内实现低气压(11km)低温-65℃和低气压高温80℃，且同时满足一定的温度均匀度要求成为一个技术难点。为此，根据本发明的一个优选实施例，在使用诸如9000kg/h的空气制冷系统的基础上，在舱内设计采用全面孔板和循环风机气流组织形式，同时又在舱体内部周围方向安装了多块(如6块)冷板，形成大面积的冷板结构，在保证常压快速降温指标后，又能依靠冷板强大的辐射换热能力弥补低气压下空气换热性能较差的缺点，两种方式结合很好得解决了大空间、低气压环境下的低温环境模拟难题。

进一步地，为了改善舱内空气流的均匀性，根据本发明的一个优选实施例，孔板12的中部包括了至少一个凸台部分。

下面将结合附图对本发明的实施例做进一步的详细说明。

根据如图1A-1C所示的本发明实施例的低气压大空间温度调控系统包括环境模拟舱11、孔板12、冷板21-1至21-6(图2)。

冷板21-1至21-6用于调节环境模拟舱11内的气体温度；孔板12用于设定环境模拟舱11中气流循环状态。冷板21-1至21-6和孔板12分别完成对环境模拟舱11中的气流冷却和气流流动设定，从而实现对环境模拟舱11内的低气压空间的均匀温度控制。

在如图1A所示的本发明实施例中，孔板12具有平板式的形状，并被大致水平地设置在环境模拟舱11内空间的上部。

例如，在本发明的一个优选实施例中，图1A中的α角为大约25-35度。在一个更加优选的实施例中，α角为大约30度。这些数值只是说明性而非限定性的。

在如图1B所示的本发明的另一种实施例中，孔板12的中部有一个凸台部分121。凸台部分121的凸起方向为沿着环境模拟舱11的径向向外。

例如，在本发明的一个应用实例中，环境模拟舱11的内径为约3m，图1B中的凸台部分121的宽度W1为大约4m，凸台部分121的高度h1为大约0.5m。

这些数值只是示例性而非限定性的。

在如图1C所示的本发明的又一实施例中，孔板12包括两级凸台部分121和122。凸台部分121和122的凸起方向为沿着环境模拟舱11的径向向外。

例如，在本发明的一个应用实例中，环境模拟舱11的内径为约3m，图1C中的凸台部分121的宽度W1为大约4m，凸台部分121的高度h1约为0.5m，凸台部分122的宽度W2为大约3m，凸台部分122的高度h2为约0.5m。这些数值只是示例性而非限定性的。

根据本发明人的实际经验和测试，图1C所示的孔板在很多具体应用中能够实现更好的温度均匀性。在图3所示的实施例中，还示意显示了地板13和用于移动试件和/或测试设备的轨道14。

图2显示了根据本发明的一个实施例的试验舱系统连接图。图2所示的实施例中，在环境模拟舱11的内壁的周边上别设置了六块冷板21-1至21-6。孔板12设置在环境模拟舱的上部。

如图3所示为根据本发明的一个实施例的环境模拟系统的圆柱面剖视图，其中，循环风机31为环境模拟舱11内的气流循环提供动力，在环境模拟舱11的内壁32上设置了有冷板21；冷板21用来调节环境模拟舱11内的温度。

图4显示了根据本发明的一个实施例的冷板布置装置。所述冷板布置装置包括分布在环境模拟舱11的内壁32上的丁字形挂钩41，在冷板上设置有与丁字形挂钩41对应的钩或环(未显示)，从而借助丁字形挂钩41和冷板上的所述钩或环，而把冷板安装在环境模拟舱11的内壁32上。根据本发明的一个具体实施方式，在丁字形挂钩41的头部涂有或附有隔热材料(如聚四氟氨材料)，用于实现冷板与环境模拟舱11的内壁32之间的隔热，从而减少整个系统的热容。

下面描述根据本发明的一个具体实施例的工作过程。

如图3所示，在循环风机31的驱动下，气流在试验大舱中循环流动(如图3中环境模拟舱11内的箭头所示)。环境模拟舱11下部的空气在循环风机31的作用下经过风道33循环到孔板12的上方，再通过孔板12较均匀地流到环境模拟舱11中位于孔板12下方的试验空间部分中，在这样的循环流动过程中的空气受到冷板(如图2中所示的冷板21-1至21-6)的温度调控，从而使环境模拟舱11实现温度均匀，进而实现了低气压大空间环境模拟舱11的均匀温度调控。

在图3中，标有“冷空气”的箭头表示从环境模拟舱11外向环境模拟舱11内输送的冷空气，标有“蒸汽”的箭头表示从环境模拟舱11外向环境模拟舱11内输送的蒸汽，标有“冷板进风”的箭头表示从环境模拟舱11外向冷板21的冷管(未显示)内输送的冷空气，标有“冷板回风”的箭头表示从冷板21的冷管流回到环境模拟舱11外的冷空气。

应当理解的是，在以上叙述和说明中对本发明所进行的描述只是说明而非限定性的，且在不脱离如所附权利要求书所限定的本发明的前提下，可以对上述实施例进行各种改变、变形、和/或修正。

Claims (6)

1.一种低气压温度环境模拟系统，其特征在于包括：

一个环境模拟舱(11)，

设置在所述环境模拟舱(11)内部空间的上部的一个孔板(12)，

设置在所述环境模拟舱(11)的内壁上的多个冷板(21-1至21-6)。

2.根据权利要求1所述的低气压温度环境模拟系统，其特征在于：

所述孔板(12)包括一个凸台部分(121)，所述凸台部分(121)的凸起方向为沿着环境模拟舱(11)的径向向外。

3.根据权利要求1所述的低气压温度环境模拟系统，其特征在于：

所述孔板(12)包括两级凸台部分(121和122)，所述凸台部分(121和122)的凸起方向为沿着环境模拟舱(11)的径向向外。

4.根据权利要求1-3中任何一项所述的低气压温度环境模拟系统，其特征在于进一步包括：

设置在所述环境模拟舱(11)的一端的一个风道(33)，所述风道的出口与所述孔板(12)上方的所述环境模拟舱(11)的空间连通，所述风道的进口与所述环境模拟舱(11)下部的空间连通。

5.根据权利要求4所述的低气压温度环境模拟系统，其特征在于进一步包括：

设置在所述风道(33)上的一个循环风机(31)。

6.根据权利要求5所述的低气压温度环境模拟系统，其特征在于：

所述多个冷板(21-1至21-6)通过挂钩(41)被安装在所述环境模拟舱(11)的内壁周边上，

其中挂钩(41)附有隔热材料，用于使所述挂钩(41)于所述冷板(21-1至21-6)之间实现隔热。

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