CN110308004A - 一种温度加载系统压强损失补偿装置 - Google Patents

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Abstract

一种温度加载系统压强损失补偿装置，属于综合环境试验装置。本发明装置由离心式气泵、旋拧阀、温度管路、三通、管箍等组成，可以在不影响温度控制系统工作的情况下方便地接入试验室原有温度加载系统中。通过调整本装置数量和气泵功率，可以匹配到多种流阻状态下的温度加载系统中。本发明装置可以满足高密度装填试验件内部温度加载要求，适用于远距离输送温度气体，提升了温度加载系统的试验能力。本发明在试验加载高温状态时对气泵的发热功率进行了利用，远距离加载高温时大幅提高了升温率与最大保温温度。

Description

一种温度加载系统压强损失补偿装置
技术领域
本发明涉及综合环境试验领域，具体为综合环境试验中的温度加载系统。
背景技术
综合环境试验是指同时模拟两种或两种以上环境进行的试验，一般有温度-湿度-振动试验、振动-噪声-温度试验、高低温循环-振动试验、电子-质子-紫外辐照试验、环境贮存试验等，是火箭、卫星、导弹等型号研制过程中的重要试验项目之一。在开展振动-噪声-温度试验时，根据试验产品状态不同分为外部加温与内部加温两种温度加载方案。其中内部加温方案采用加温管路直接将温度气体通过产品口盖送入产品内部，改变产品内部空气温度。对于带隔热层、热传导性差的试验产品，内部加温方案更容易满足试验条件要求。然而，随着设计水平的提高，导弹武器内部空间利用率越来越高，仪器设备布置越来越紧凑，导致产品内部气流通过性差，流阻增大，整个温度循环管路中的压强损失增大，流量减小，温度气体不能顺畅的送入产品内部。此外，大规模的声振温综合环境试验由于场地、试验装置体积等限制，实现温度加载往往需要较长的管路，但长距离管路带来的压强损失也不利于温度的加载。对于大流阻、长距离的温度循环回路，常规的温度加载装置往往由于压强损失大、气体流量小，导致热量严重耗散，无法加温至试验条件要求。针对实际问题，本发明提出了一种根据系统压强损失大小设计的附加于原有温度加载系统之上，用以补偿温度加载系统中的压强损失、增大温度管路内的气体流量，同时产生热量辅助温度加载以保证温度加载需求的试验装置。
发明内容
本发明的目的在于提供一种可附加于温度加载系统之上的压强损失补偿装置，解决远距离管路、高密度装填弹体内部加温困难问题。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种温度加载系统压强损失补偿装置，该装置和主温度管路形成并联，包括离心式气泵、旋拧阀、温度管路、三通、管箍，所述旋拧阀在温度管路上，用于控制气流循环，离心式气泵具有进气管路和出气管路，进气管路和出气管路通过三通和温度管路相连，离心式气泵、进气管路、出气管路和温度管路形成的补偿装置通过温度管路上的三通和主温度管路形成并联，通过旋拧阀的开闭与气泵的开关选择气流流动的路线。
其中，进气管路、出气管路通过管箍与三通连接。
进一步的，所述离心式气泵，提供足够的风压，保证大流阻情况下温度气体的正常输送，离心式气泵的功率根据计算温度加载管路系统性能曲线，并参照气泵的性能曲线选择。
进一步的，温度加载管路系统性能曲线函数为：
式中，γ表示容重，S表示阻抗，Q表示流量，表示动压，
ΔPf表示管道流动产生的沿程压强损失，ΔPj表示三通、变径、转弯等所产生的局部压强损失，Δps和Δpc表示估算温度加载设备和产品中的压强损失。
进一步的，管道流动产生的沿程压强损失为：
式中，λ表示沿程阻力系数，l、d分别表示管长和直径，表示动压，其中，对于三通、变径、转弯等所产生的局部压强损失为：
式中，ξ为局部阻力系数。
进一步的，通过参考气泵的性能曲线，可获得气泵工作时扬程或全压H、流量Q、功率N及效率等关系。
进一步的，对比管路性能曲线与气泵性能曲线，选定合适的气泵功率。
进一步的，所述旋拧阀材料为不锈钢，用于调整气体的流动路线，在加载高温环境时有效利用气泵的发热功率，在加载低温时规避气泵发热对低温加载的干扰。
进一步的，所述温度管路材料为内置钢丝的矽硅胶耐高温软管，外覆保温材料，具有输送温度气体功能。
进一步的，所述三通采用铝合金材质，用于从主温度管路引出气流支路；所述管箍由不锈钢材料制成，用于将管路与三通，进气管路、出气管路与气泵，管路与旋拧阀连接。
本发明的上述方案有如下优点：本发明一种温度加载系统压强损失补偿装置可以满足高密度装填试验件内部温度加载要求，适用于远距离输送温度气体，提升了温度加载系统的试验能力；本发明在试验加载高温状态时对气泵的发热功率进行了利用，远距离加载高温时大幅提高了升温率与最大保温温度；本发明在试验加载低温状态时避免了气泵发热对低温加载的干扰；本发明进行温度加载时可以在不影响温度控制系统工作的情况下方便地接入试验室原有温度加载系统中，通过调整本发明装置数量和气泵功率可以匹配到多种流阻状态下的温度加载系统中。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明的补偿装置工作原理示意图。
图中：1.离心式气泵；2.旋拧阀；3.温度管路；4.三通；5管箍。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。
实施例1
首先进行系统压强损失估算，选择布置本发明装置数量与发明中的气泵功率。
其中，对于圆管而言，管道流动产生的沿程压强损失为：
式中，λ表示沿程阻力系数，l、d分别表示管长和直径，表示动压。
其中，对于三通、变径、转弯等所产生的局部压强损失为：
式中，ξ为局部阻力系数。
估算温度加载设备和产品中的压强损失Δps和Δpc。
可得温度加载管路系统性能曲线函数：
式中，γ表示容重，S表示阻抗，Q表示流量。
通过参考气泵的性能曲线，可获得气泵工作时扬程或全压H、流量Q、功率N及效率等关系。
考虑气泵串联时，流量不变，扬程增加，得到气泵串联工作时的性能曲线。
对比管路性能曲线与气泵性能曲线，选定合适的工作点，一方面，气泵的串联数量与功率应使温度加载系统中产生足够的流量；另一方面，长距离管路加载高温时，应适当选择功率较大的气泵置于试验产品气流入口前，此时，气泵发热功率较大，气泵产生的热量可以直接进入产品，大大提高升温效率。
按图1所示连接本发明装置，通过三通将气泵所在支路与主温度管路形成并联，通过旋拧阀的开闭与气泵的开关选择气流流动的路线。通过管箍实现管路与三通，管路与气泵的连接。
将一定数量的本发明装置连入原有温度加载系统中，形成完整气流循环。
实施例2
下面选择一个应用实例进行介绍，如图2，从原有加温设备气流出路处接温度管路，在进入试验产品内部前连接本发明装置，在气流通过试验产品后再连接一套本发明装置，然后连接到原有加温设备的气流回路中，形成循环。
在综合环境试验加载高温状态时，旋拧阀V-1关闭，V-2打开，气泵E-1打开，E-2关闭。此时，气泵E-1产生的气压可以辅助主加温设备克服压强损失，维持气流循环；同时，气泵E-1工作产生的热量直接进入试验产品内，提高加热效率。在综合环境试验加载低温状态时，旋拧阀V-1打开，V-2关闭，气泵E-1关闭，E-2打开。此时，气泵E-2产生的气压可以辅助主加温设备克服压强损失，维持气流循环；气泵E-2工作产生的热量通过气流回路回到主加温设备冷却消耗，不会干扰试验产品正常降温。

Claims (10)

1.一种温度加载系统压强损失补偿装置，其特征在于，该装置和主温度管路形成并联，包括离心式气泵、旋拧阀、温度管路、三通、管箍，所述旋拧阀在温度管路上，用于控制气流循环，离心式气泵具有进气管路和出气管路，进气管路和出气管路通过三通和温度管路相连，离心式气泵、进气管路、出气管路和温度管路形成的补偿装置通过温度管路上的三通和主温度管路形成并联，通过旋拧阀的开闭与气泵的开关选择气流流动的路线。
2.根据权利要求1所述的补偿装置，其特征在于，进气管路、出气管路通过管箍与三通连接。
3.根据权利要求1所述的补偿装置，其特征在于，所述离心式气泵，提供足够的风压，保证大流阻情况下温度气体的正常输送，离心式气泵的功率根据计算温度加载管路系统性能曲线，并参照气泵的性能曲线选择。
4.根据权利要求3所述的补偿装置，其特征在于，温度加载管路系统性能曲线函数为：
式中，γ表示容重，S表示阻抗，Q表示流量，表示动压，
ΔPf表示管道流动产生的沿程压强损失，ΔPj表示三通、变径、转弯等所产生的局部压强损失，Δps和Δpc表示估算温度加载设备和产品中的压强损失。
5.根据权利要求4所述的补偿装置，其特征在于，管道流动产生的沿程压强损失为：
式中，λ表示沿程阻力系数，l、d分别表示管长和直径，表示动压，其中，对于三通、变径、转弯等所产生的局部压强损失为：
式中，ξ为局部阻力系数。
6.根据权利要求1所述的补偿装置，其特征在于，所述旋拧阀材料为不锈钢，用于调整气体的流动路线，在加载高温环境时有效利用气泵的发热功率，在加载低温时规避气泵发热对低温加载的干扰。
7.根据权利要求1所述的补偿装置，其特征在于，所述温度管路材料为内置钢丝的矽硅胶耐高温软管，外覆保温材料，具有输送温度气体功能。
8.根据权利要求1所述的补偿装置，其特征在于，所述三通采用铝合金材质，用于从主温度管路引出气流支路；所述管箍由不锈钢材料制成，用于将管路与三通，进气管路、出气管路与气泵，管路与旋拧阀连接。
9.根据权利要求1所述的补偿装置的应用，其特征在于，通过调整补偿装置数量和气泵功率，可以匹配到多种流阻状态下的温度加载系统中，满足高密度装填试验件内部温度加载要求，在试验加载高温状态时对气泵的发热功率进行了利用，远距离加载高温时大幅提高了升温率与最大保温温度。
10.根据权利要求9所述的应用，其特征在于，主温度管路上具有两个补偿装置，在综合环境试验加载高温状态时，旋拧阀V-1关闭，V-2打开，气泵E-1打开，E-2关闭，此时，气泵E-1产生的气压可以辅助主加温设备克服压强损失，维持气流循环；同时，气泵E-1工作产生的热量直接进入试验产品内，提高加热效率，在综合环境试验加载低温状态时，旋拧阀V-1打开，V-2关闭，气泵E-1关闭，E-2打开，此时，气泵E-2产生的气压可以辅助主加温设备克服压强损失，维持气流循环；气泵E-2工作产生的热量通过气流回路回到主加温设备冷却消耗，不会干扰试验产品正常降温。
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