CN201540209U - 高效热交换系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种高效热交换系统，属于空间环境模拟试验装置领域；包括油膨胀罐、补油阀、储油罐、加热器、齿轮泵、回油阀、放油阀、控温电磁阀、板式换热器、显示器、热沉、底板、调温电磁阀、水箱、制冷机和相应的连接管路；油膨胀罐水平安装且在高度上高于其他所有设备，油膨胀罐与齿轮泵进口端连接，齿轮泵出口端通过管路依次连接板式换热器和储油罐，板式换热器与制冷机连接，储油罐内装有加热器；储油罐出口的管路分成两路，一路管路与热沉连接后回到齿轮泵进口，另一路与另一板式换热器连接，板式换热器与热沉内的底板连接，底板的出口再回到齿轮泵进口；水箱通过管路与板式换热器连接，热沉的上方装有显示器，以显示热沉的即时温度；本实用新型应用于真空环境模拟试验设备。

Description

高效热交换系统

技术领域

本实用新型涉及一种高效热交换系统，应用于真空环境模拟试验设备，属于空间环境模拟试验装置领域。

背景技术

目前，国内外用于航天领域的热真空环境模拟试验设备，主要有两种类型：第一种类型是采用酒精做冷媒，用电阻加热管或碘钨灯做加热元件，在热沉上有两套系统分别用于热沉的升温和降温，温度范围在-60度～100度；第二种类型是采用液氮做冷媒，用电阻加热管或碘钨灯做加热元件，其特征同样是在热沉上有两套系统分别用于热沉的升温和降温，温度范围在-150度～100度。这两种类型都是热沉结构复杂，体积庞大，占用空间也大。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种适应航天环摸设备需要的高低温变化的高效热交换系统，使用一套输油系统利用油的宽程实现热沉的升温和降温，可解决现有热沉结构复杂，体积庞大，占用空间大的问题。

一种高效热交换系统，包括油膨胀罐、补油阀、储油罐、加热器、齿轮泵、回油阀、放油阀、控温电磁阀、板式换热器、显示器、热沉、底板、调温电磁阀、水箱、制冷机和相应的连接管路；其中：油膨胀罐水平安装且在高度上高于其他所有设备，油膨胀罐正下方由管路与齿轮泵进口端连接，管路上有补油阀，补油阀下方管路上并接一管路与油膨胀罐上方连接，并接的管路上装有回油阀，油膨胀罐侧上方设置有防尘排气孔；齿轮泵出口端通过管路依次连接板式换热器和储油罐，板式换热器与制冷机连接，储油罐内装有加热器；储油罐出口的管路分成两路，一路管路与热沉连接，管路上设置有放油阀，热沉的出口通过管路连接到油膨胀罐下方的管路上，另一路管路与另一板式换热器连接，管路上设置有控温电磁阀，板式换热器再通过管路与热沉内的底板连接，底板的出口再通过管路连接到油膨胀罐下方的管路上；水箱通过管路与板式换热器连接，水箱出水口的管路上并联一个管路，水箱进水口的管路上并联一个管路并接入水箱，每个管路上均装有调温电磁阀；热沉的上方装有显示器，以显示热沉的即时温度。

工作过程：油膨胀罐中加入容积三分之一的导热油，补油阀和回油阀处于常开状态，被测工件置于热沉内的底板上；给热沉升温时：制冷机关闭，开启储油罐上的加热器，齿轮泵将导热油经管路依次打入板式热交换器、储油罐和热沉，热沉内的导热油通过管路回到齿轮泵内，形成热沉加热的油循环通路，导热油经过加热器的加热后形成热媒，为热沉升温；储油罐上另一路管路的导热油流入底板，在底板内循环后经底板的出油口由管路流回齿轮泵；当底板温度达到设定温度90％时，管路上的控温电磁阀关闭，停止对底板的加热，底板将热量传递给工件，通过底板的热传导大大节约了使工件升温的时间，剩余的温度则由热沉产生的热辐射提升，由于加热时导热油会产生膨胀和气泡，膨胀后多余的油和气泡经与油膨胀罐上方连接的管路排入油膨胀罐中，气体则通过防尘排气孔排到外界；热沉上方的显示器能显示热沉的即时温度；当温度达到设定温度时，加热器转换到保温状态，以保证热沉保持恒定对被测工件的热辐射。

给热沉降温时：制冷机开启，关闭加热器；导热油流经与制冷机连接的板式换热器时，通过热交换，导热油的温度降低，再通过储油罐、热沉和管路的循环，进一步将热沉的温度降低；储油罐上另一路管路的导热油流入底板，在底板内循环后经底板的出油口由管路流回齿轮泵，同时使底板降温；由于循环过程中导热油的温度降低后体积缩小，导致油路中缺油，此时油膨胀罐中的油会即时补入管路中，保证油路正常循环；

高温和低温都可以做温度梯度试验，当需要在低温状态做温度梯度试验的时候，开启与水箱连接的板式热交换器管路上的控温电磁阀，水箱内的恒温水通过板式热交换器与导热油做热交换后回到水箱内，管路上另一阀门接入高压气体，在循环时不停冲入高压气体，防止低温时水箱内的水结冰冻坏板式换热器。

油膨胀罐侧面底部有插入式进入热膨胀罐内部的测量油温度的铂电阻，连接管道全部采用焊接的方法进行连接，油膨胀罐和储油罐采用双层保温，可耐温-85度到135度。

有益效果：

(1)由于设有水冷装置，可以实现控温和制作温度梯度；

(2)降温平均速率3.39℃/分(从126.4℃降到-60.5℃)；升温平均速率1.61℃/分(从-45.1℃升到85.4℃)；

(3)简化热沉结构，降低制造成本，一套输油系统利用油的宽程可以实现热沉的升温和降温；

(4)该热交换系统利用水、氟里昂R23、内、外加热器做降温、升温、调温的手段，不仅可以做出连续曲线还可以做温度梯度曲线。

附图说明

图1是本实用新型一种高效热交换系统的结构示意图。

其中：1-防尘排气孔，2-油膨胀罐，3-补油阀，4-储油罐，5-加热器，6-齿轮泵，7-回油阀，8、9、10、11、12、25-管路，13-放油阀，14-控温电磁阀，15、26-板式换热器，16-显示器，17-热沉，18-底板，19、20、21、24-调温电磁阀，22-水箱，23-制冷机

具体实施方式

如图1所示是应用在RZHM-800C-C新型宽程油循环热真空环模设备上的高效热交换系统，包括油膨胀罐2、补油阀3、储油罐4、加热器5、齿轮泵6、回油阀7、放油阀13、控温电磁阀14、板式换热器15、26、显示器16、热沉17、底板18、调温电磁阀19、20、21、24、水箱22、制冷机23和相应的连接管路8、9、10、11、12、25；其中：油膨胀罐2水平安装且在高度上高于其他所有设备，油膨胀罐2正下方由管路与齿轮泵6进口端连接，管路上有补油阀3，补油阀3下方管路上并接一管路8与油膨胀罐2上方连接，管路8上装有回油阀7，油膨胀罐2侧上方设置有防尘排气孔1；齿轮泵6出口端通过管路依次连接板式换热器15和储油罐4，板式换热器15与制冷机23连接，储油罐4内安装有加热器5；储油罐4出口的管路分成两路，管路12与热沉17连接，管路12上设置有放油阀13，热沉17的出口通过管路9连接到油膨胀罐2下方的管路上，另一路管路25与板式换热器26连接，管路25上设置有控温电磁阀14，板式换热器26再通过管路25与热沉17内的底板18连接，底板18的出口再通过管路11连接到油膨胀罐2下方的管路上；水箱22通过管路与板式换热器26连接，水箱22出水口的管路上并联一个管路，水箱进水口的管路上并联一个管路并接入水箱，每个管路上分别装有调温电磁阀19、24、20、21；热沉17的上方装有显示器16，以显示热沉17的即时温度。

工作过程：油膨胀罐2中加入容积三分之一的导热油，补油阀3和回油阀7处于常开状态，被测工件置于热沉17内的底板18上；给热沉17升温时：制冷机23关闭，开启储油罐4上的加热器5，齿轮泵6将导热油经管路12依次打入板式热交换器15、储油罐4和热沉17，热沉17内的导热油通过管路9回到齿轮泵6内，形成热沉17加热的油循环通路，导热油经过加热器5的加热后形成热媒，为热沉17升温；储油罐4上另一路管路25的导热油流入底板18，导热油在底板18内循环后经底板18的出油口由管路11流回齿轮泵6；当底板18温度达到设定温度90％时，管路25上的控温电磁阀14关闭，停止对底板18的加热，底板18将热量传递给工件，通过底板18的热传导大大节约了使工件升温的时间，剩余的温度则由热沉产生的热辐射提升，由于加热时导热油会产生膨胀和气泡，膨胀后多余的油和气泡经与油膨胀罐2上方连接的管路排入油膨胀罐2中，气体则通过防尘排气孔1排到外界；热沉17上方的显示器16能显示热沉17的即时温度；当温度达到设定温度时，加热器5转换到保温状态，以保证热沉17保持恒定对被测工件的热辐射。

给热沉降温时：制冷机23开启，关闭加热器5；导热油流经与制冷机23连接的板式换热器26时，通过热交换，导热油的温度降低，再通过储油罐4、热沉17和管路的循环，进一步将热沉17的温度降低；储油罐4上另一路管路25的导热油流入底板18，在底板18内循环后经底板18的出油口由管路流回齿轮泵6，同时使底板18降温；由于循环过程中导热油的温度降低后体积缩小，导致油路中缺油，此时油膨胀罐2中的油会即时补入管路中，保证油路正常循环；

高温和低温时不仅可以做连续温度曲线，而且可以做温度梯度曲线，当需要在低温状态做温度梯度曲线的时候，开启与水箱22连接的板式热交换器26管路上的调温电磁阀24、21，水箱内的恒温水通过板式热交换器与导热油做热交换后回到水箱22内，管路上另一调温电磁阀19接入高压气体，在循环时不停冲入高压气体，防止低温时水箱22内的水结冰冻坏板式换热器26。

油膨胀罐2侧面底部有插入式进入热膨胀罐2内部的测量油温度的铂电阻；连接管道全部采用焊接的方法进行连接；油膨胀罐2和储油罐4采用双层保温，可耐温-85度到135度。

Claims (4)

1.高效热交换系统，包括油膨胀罐(2)、补油阀(3)、储油罐(4)、加热器(5)、齿轮泵(6)、回油阀(7)、放油阀(13)、控温电磁阀(14)、板式换热器(15、26)、显示器(16)、热沉(17)、底板(18)、调温电磁阀(19、20、21、24)、水箱(22)、制冷机(23)和连接管路(8、9、10、11、12、25)；其特征在于：油膨胀罐(2)水平安装且在高度上高于其他所有设备，油膨胀罐(2)正下方由管路与齿轮泵(6)进口端连接，管路上有补油阀(3)，补油阀(3)下方管路上并接管路(8)与油膨胀罐(2)上方连接，管路(8)上装有回油阀(7)，油膨胀罐(2)侧上方设置有防尘排气孔(1)；齿轮泵(6)出口端通过管路依次连接板式换热器(15)和储油罐(4)，板式换热器(15)与制冷机(23)连接，储油罐(4)内安装有加热器(5)；储油罐(4)出口的管路分成两路，管路(12)与热沉(17)连接，管路(12)上设置有放油阀(13)，热沉17的出口通过管路(9)连接到油膨胀罐(2)下方的管路上，另一路管路(25)与板式换热器(26)连接，管路(25)上设置有控温电磁阀(14)，板式换热器(26)再通过管路(25)与热沉(17)内的底板(18)连接，底板(18)的出口再通过管路(11)连接到油膨胀罐(2)下方的管路；水箱(22)通过管路与板式换热器(26)连接，水箱(22)出水口的管路上并联一个管路，水箱进水口的管路上并联一个管路并接入水箱(22)，每个管路上分别装有调温电磁阀(19、24、20、21)；热沉(17)的上方装有显示器(16)。

2.如权利要求1所述的高效热交换系统，其特征在于：油膨胀罐(2)侧面底部有插入式进入热膨胀罐(2)内部的测量油温度的铂电阻。

3.如权利要求1所述的高效热交换系统，其特征在于：连接管路全部采用焊接的方法进行连接。

4.如权利要求1所述的高效热交换系统，其特征在于：油膨胀罐(2)和储油罐(4)采用双层保温。

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