CN113734464A - 一种用于高空点火试验的真空抽气系统及其方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于高空点火试验的真空抽气系统，包括通过阀门与试验舱相连接的系统本体，所述系统本体由沿试验产生的燃气输出方向依次设有的冷阱、过滤器、真空泵组和尾气处理装置组成。本申请中，冷阱可以凝结燃气中可凝成分，并对燃气降温，过滤器可以滤除燃气中固体颗粒，剩余气态燃气通过真空泵组抽除，并经尾气处理装置处理到满足环保要求，相比现有技术中的抽气装置，能保证试验过程真空度，且可耐受高空点火试验所产生的燃气。
Description
技术领域
本发明涉及环境试验技术领域，尤其涉及一种用于高空点火试验的真空抽气系统及其方法。
背景技术
随着航空领域的发展，特别是临近空间技术的发展，需要在高空完成点火的设备愈发增加。高空环境空气稀薄，为保证高空点火设备能够正常完成目标工作，需要在应用前对其进行充分的试验。而点火产生的燃气具有强腐蚀、可凝结、有烟尘颗粒、污染性强、易燃易爆等特点，对真空抽气系统的安全性提出了很高的挑战。现有的机械式真空泵无法适应这样严苛的使用条件，引射式真空泵可以适应颗粒物等条件，但无法保证防爆和尾气的无害化处理，且为保证低于1Pa的极限真空度代价非常大。
因此本发明提出了一种可以耐受燃气、处理尾气且能保证点火时试验系统真空度的真空抽气系统。
发明内容
本发明的目的在于：为了解决上述问题，而提出的一种用于高空点火试验的真空抽气系统及其方法。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一种用于高空点火试验的真空抽气系统及其方法，包括通过阀门与试验舱相连接的系统本体，所述系统本体由沿试验产生的燃气输出方向依次设有的冷阱、过滤器、真空泵组和尾气处理装置组成。
优选地，所述冷阱的冷却介质为冷却水或液氮。
优选地，所述真空泵组为机械式真空泵。
优选地，所述尾气处理装置为采用溶液吸附的传质设备。
一种用于高空点火试验的真空抽气方法，包括以下步骤：
a.将试验舱产生的燃气通入至冷阱内，燃气中的可凝气体凝结在冷阱内表面；
b.将冷阱处理过的燃气通入至过滤器内，过滤器对颗粒物进行过滤；
c.将过滤器处理过的燃气通过真空泵组排放在尾气处理装置中；
d.尾气处理装置对燃气处理，并向外排出。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
本申请中，冷阱可以凝结燃气中可凝成分，并对燃气降温，过滤器可以滤除燃气中固体颗粒，剩余气态燃气通过真空泵组抽除，并经尾气处理装置处理到满足环保要求，相比现有技术中的抽气装置，能保证试验过程真空度，且可耐受高空点火试验所产生的燃气。
附图说明
图1示出了根据本发明实施例提供的试验舱与系统本体连接示意图。
图例说明：
1、系统本体；2、阀门；101、冷阱；102、过滤器；103、真空泵组；104、尾气处理装置。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1，本发明提供一种技术方案：
一种用于高空点火试验的真空抽气系统，包括通过阀门2与试验舱相连接的系统本体1，系统本体1由沿试验产生的燃气输出方向依次设有的冷阱101、过滤器102、真空泵组103和尾气处理装置104组成，冷阱101、过滤器102、真空泵组103和尾气处理装置104通过管道相连通。
具体的，如图1所示，冷阱101是在冷却的表面上以凝结方式捕集气体的装置，用于吸附可凝气体或蒸汽，冷阱101的冷却介质为冷却水或液氮，冷阱101在试验后需要定期对其进行清理。
具体的，如图1所示，为保证极限真空度优于1Pa，真空泵组103采用机械式真空泵，如螺杆/罗茨机组，其有效抽速按照预估试验燃烧产气量Qg和峰值压力Pj计算，计算公式如下：
Seff＝n(Qg/Pj)
式中，
Qg—预估试验燃烧产气量，SLM，需根据当地环境换算到L/s；
Pj—点火后峰值压力，Pa；
Seff—真空泵有效抽速，L/s；
n—安全系数。
排气管道中有空气，为防止发生爆炸，应根据点火介质预估燃气组分和流量，校核燃气中可燃组分的爆炸极限，若可燃气体超过爆炸极限，应提前向真空管道中充入氮气，以排出氧气。
具体的，如图1所示，尾气处理装置104为采用溶液吸附的传质设备，比如填料塔、引射塔，增加溶液与气流的接触面积，强化传质，溶液根据点火组分产生的气体组分选取与其反应的溶液，如高锰酸钾、双氧水等溶液。
综上所述，本实施例所提供的在对试验舱产生的燃气抽取时，试验产生的燃气首先进入至冷阱101内，燃气中的可凝气体会凝结在冷阱101内表面，同时降低气体和颗粒的温度，对后面的过滤器102起到保护作用；
降温后的燃气离开冷阱101进入过滤器102中，过滤器102过滤掉燃气燃烧过程中产生了固体颗粒物，防止颗粒物进入真空泵组103，对真空泵组103造成损坏，经过过滤器102后，燃气中仅剩下气体组分，此时的气体组分中氧气很少，且温度较低，不会引起燃烧、爆炸等问题；
经过过滤器102的燃气通过真空泵组103进入至尾气处理装置104中，尾气处理装置104对燃气处理之后再向外排出，完成了整个抽气过程。
实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (5)
1.一种用于高空点火试验的真空抽气系统，其特征在于，包括通过阀门（2）与试验舱相连接的系统本体（1），所述系统本体（1）由沿试验产生的燃气输出方向依次设有的冷阱（101）、过滤器（102）、真空泵组（103）和尾气处理装置（104）组成。
2.根据权利要求1所述的一种用于高空点火试验的真空抽气系统，其特征在于，所述冷阱（101）的冷却介质为冷却水或液氮。
3.根据权利要求2所述的一种用于高空点火试验的真空抽气系统，其特征在于，所述真空泵组（103）为机械式真空泵。
4.根据权利要求3所述的一种用于高空点火试验的真空抽气系统，其特征在于，所述尾气处理装置（104）为采用溶液吸附的传质设备。
5.一种用于高空点火试验的真空抽气方法，其特征在于，包括以下步骤：
a.将试验舱产生的燃气通入至冷阱（101）内，燃气中的可凝气体凝结在冷阱（101）内表面；
b.将冷阱（101）处理过的燃气通入至过滤器（102）内，过滤器（102）对颗粒物进行过滤；
c.将过滤器（102）处理过的燃气通过真空泵组（103）排放在尾气处理装置（104）中；
d.尾气处理装置（104）对燃气处理，并向外排出。
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