CN210391597U - 一种结冰试验装置 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种结冰试验装置，包括：试验环境隔断、对流换热系统、辐射换热系统、模拟云层装置以及控制系统。所述试验环境隔断采用透波玻璃围成一个六面体的密闭空间，所述透波玻璃具有开孔，在透波玻璃表面设置加热丝；所述对流换热系统包括蒸发器、送风风机、送回风风口及风门，风门设置在开孔的透波玻璃上，所述辐射换热系统在所述透波玻璃的六个方向进行设置；所述模拟云层装置包括：淋雨装置、喷雾装置和吹风机；所述控制系统包括：系统控制器以及各种传感器；整套装置安装在实验室内，实验室隔墙的内表面铺有反射层。本实用新型的优点是：结构简单，在控制系统的协调下，可以实现连续的结冰实验，并且能够实现样品温度为环境最低温度。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种结冰试验装置。
背景技术
现在地球大气层中的云层的海拔高度大约是2000至10000米。包括歼击机、民航客机、导弹预警飞艇等工作海拔高度接近或高于10000米的航空器，在飞行、降落过程中都可能遇到穿越云层的阶段。当航空器飞行在大气层的同温层时，航空器的表面及一些部组件的温度逐渐接近环境温度，温度较低。云层中有大量水蒸气/水滴，航空器在降低海拔穿过云层时，机身特别是机翼表面可能出现结冰，这将导致航空器无法正常飞行并可能产生重大事故。针对这一情况，航空器需要进行特殊的设计并进行验证。
仅采用对流换热系统进行温度控制的问题是：为了维持试验空间的温度，需要蒸发器作为冷源，采用对流换热的方式对空间进行降温和恒温，从而降低试验空间的温度，进而降低样品的温度。很显然，整个环境的最低温度点始终是蒸发器，而不是样品。也就是说蒸发器温度低于试验舱内空气的温度，空气的温度即样品周围环境的温度低于样品的温度。也只有这样才能对样品1进行降温。结冰试验的目标是在样品表面结冰继而检查样品的性能。但由于蒸发器是最低温度点，所以在结冰试验过程中，大量的水蒸气会在蒸发器表面结冰，部分水滴和水蒸气在箱壁结冰，而不是在样品上结冰。特别是蒸发器表面结冰后，无法持续稳定地控制环境温度。实际工作中的航空器在穿过云层时，航空器表面温度低于环境温度。所以仅采用对流换热的方式进行温度控制是不够的。
实用新型内容
本实用新型的目的在于克服上述不足，提供一种结冰试验装置，其避免所有测试都采用实际的飞行测试。
为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案为：一种结冰试验装置，其特征在于，包括：试验环境隔断、对流换热系统、辐射换热系统、模拟云层装置以及控制系统。
所述试验环境隔断采用透波玻璃围成一个六面体的密闭空间，所述透波玻璃具有开孔，在透波玻璃表面设置加热丝；
所述对流换热系统包括蒸发器、送风风机、送回风风口及风门，风门设置在开孔的透波玻璃上，所述蒸发器中通入液氮，液氮在蒸发器中气化，蒸发器的温度降低，通过蒸发器和送风风机，采用对流换热的方式对试验空间进行冷却；
所述辐射换热系统在所述透波玻璃的六个方向进行设置；
所述模拟云层装置包括：淋雨装置、喷雾装置和吹风机；
所述控制系统包括：系统控制器以及各种传感器；
整套装置安装在实验室内，实验室隔墙的内表面铺有反射层。
本实用新型的有益效果为：
结构简单，包括：试验环境隔断、对流换热系统、辐射换热系统、模拟云层装置以及控制系统。所述试验环境隔断采用透波玻璃围成一个六面体的密闭空间，所述透波玻璃具有开孔，在透波玻璃表面设置加热丝；所述对流换热系统包括蒸发器、送风风机、送回风风口及风门，风门设置在开孔的透波玻璃上，所述蒸发器中通入液氮，液氮在蒸发器中气化，蒸发器的温度降低，通过蒸发器和送风风机，采用对流换热的方式对试验空间进行冷却；所述辐射换热系统在所述透波玻璃的六个方向进行设置；所述模拟云层装置包括：淋雨装置、喷雾装置和吹风机；所述控制系统包括：系统控制器以及各种传感器；整套装置安装在实验室内，实验室隔墙的内表面铺有反射层。在控制系统的协调下，可以实现连续的结冰实验，并且能够实现样品温度为环境最低温度。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：
图1是本实用新型的结冰试验装置的实施例结构示意图。
附图标记示意
1——试验样品 2——透波玻璃 3——蒸发器 4——制冷系统
5——加热器 6——送风风机
7——送风口，设有风门 8——回风口，设有风门
9——淋雨装置 10——喷雾装置 11a——空间温度传感器
11b——样品温度传感器 11c——外太空模拟器表面温度传感器
11d——透波玻璃表面温度传感器 12——湿度传感器
13——气压传感器 14——实验室隔墙 15——内反射层
16——外太空模拟器 17——吹风机
22——透波玻璃加热丝 23——系统控制器
具体实施方式
如在说明书及权利要求当中使用了某些词汇来指称特定组件，本领域技术人员应可理解，硬件制造商可能会用不同名词来称呼同一个组件。本说明书及权利要求并不以名称的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。如在通篇说明书及权利要求当中所提及的“包含”为一开放式用语，故应解释成“包含但不限定于”。“大致”是指在可接收的误差范围内，本领域技术人员能够在一定误差范围内解决所述技术问题，基本达到所述技术效果。说明书后续描述为实施本申请的较佳实施方式，然所述描述乃以说明本申请的一般原则为目的，并非用以限定本申请的范围。本申请的保护范围当视所附权利要求所界定者为准。
本实用新型的结冰试验装置，包括：
所述试验环境隔断是六面体，采用透波玻璃，透波玻璃表面设置加热丝，避免透波玻璃表面起雾、结露甚至结冰。
对流换热系统包括蒸发器、加热器、送风风机、送回风风口及风门，风门设置在开孔的透波玻璃上。
辐射换热系统包括外太空模拟器，可以环绕试验环境隔断来设置。
模拟云层装置包括淋雨装置、喷雾装置和吹风机。
控制系统包括系统控制器以及各种传感器，如温度传感器、湿度传感器、气压传感器等。
整套装置安装在实验室内，实验室隔墙的内表面铺有反射层。
本实用新型中，包含常规的对流换热系统。其中冷源为蒸发器3，蒸发器中通入液氮，液氮在蒸发器中气化，蒸发器的温度降低。通过蒸发器3和送风风机6，采用对流换热的方式对试验空间进行冷却。加热器2可以起到辅助控温的作用。等到样品1温度达到设定值后，向试验空间喷入水、水蒸汽，在样品1表面结冰。
请参照图1，试验系统及装置工作原理介绍：
A.预冷阶段：
打开送风口7的风门和回风口8的风门。
启动送风风机6，同时制冷系统4、加热器5在系统控制器23的控制下，对试验空间降温及恒温。伴随着试验空间温度的降低，样品1的温度达到试验温度。样品1的温度由样品温度传感器11b进行测量。
B.试验阶段
样品1的温度达到试验所需温度后，关闭送风风机6。然后关闭送风口7的风门和回风口8的风门。
启动外太空模拟器16，采用辐射换热的方式对样品1进行降温。从而使得样品1的温度始终低于其周围环境的温度。外太空模拟器16也可以根据试验需求，在预冷阶段就开始工作。
启动淋雨装置9和/或喷雾装置10，将合适温度的水、水蒸气喷入试验空间，在试验空间内产生模拟云层的环境。样品1所在试验空间由透波玻璃2围成。由于样品温度是该环境中的最低温度，所以水滴和水蒸气在样品1表面大量的结冰。透波玻璃2的表面设有多个温度传感器11d，即时测量透波玻璃2的表面温度。透波玻璃2的表面铺有加热丝22，同样由系统控制器23控制，用于保持透波玻璃表面的温度。透波玻璃表面温度设定为高于0℃以及试验空间的露点温度，避免透波玻璃表面结露和/或结冰，影响外太空模拟器16与样品1之间的换热。
系统中包括吹风机17.试验过程中可启动吹风机17，同时模拟空气与样品之间相对运动对样品1表面结冰的影响。
整个实验室由实验室隔墙14进行密闭，同时在隔墙内侧铺有高反射率的内反射层15，从而减少实验室内外的热交换。
制冷方式
采用导热油温度控制系统，可以替代液氮制冷对外太空模拟器16进行制冷。
采用机械制冷系统的蒸发器，可替代液氮制冷蒸发器3。
采用何种制冷方式对本实用新型的核心技术没有影响。
加热方式
采用导热油温度控制系统，可以对外太空模拟器16加热，成为热源。
Claims (8)
1.一种结冰试验装置，其特征在于，包括：试验环境隔断、对流换热系统、辐射换热系统、模拟云层装置以及控制系统，
所述试验环境隔断采用透波玻璃围成一个六面体的密闭空间，所述透波玻璃具有开孔，在透波玻璃表面设置加热丝；
所述对流换热系统包括蒸发器、送风风机、送风口、回风口及风门，风门设置在开孔的透波玻璃上，所述蒸发器中通入液氮，液氮在蒸发器中气化，蒸发器的温度降低，通过蒸发器和送风风机，采用对流换热的方式对试验空间进行冷却；
所述辐射换热系统在所述透波玻璃的六个方向进行设置；
所述模拟云层装置包括：淋雨装置、喷雾装置和吹风机；
所述控制系统包括：系统控制器以及各种传感器；
整套装置安装在实验室内，实验室隔墙的内表面铺有反射层。
2.根据权利要求1所述的结冰试验装置，其特征在于，所述试验环境隔断上设置供取、放样品的门或窗。
3.根据权利要求1所述的结冰试验装置，其特征在于，所述辐射换热系统包括外太空模拟器，环绕试验环境隔断来设置。
4.根据权利要求1所述的结冰试验装置，其特征在于，所述各种传感器包括：温度传感器、湿度传感器、气压传感器等。
5.根据权利要求1所述的结冰试验装置，其特征在于，所述对流换热系统还包括加热器。
6.根据权利要求5所述的结冰试验装置，其特征在于，所述辐射换热系统采用液氮装置。
7.根据权利要求5所述的结冰试验装置，其特征在于，所述辐射换热系统采用机械制冷系统。
8.根据权利要求1所述的结冰试验装置，其特征在于，还包括淋雨装置和/或喷雾装置，将合适温度的水、水蒸气喷入试验空间。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201921012274.7U CN210391597U (zh) | 2019-07-04 | 2019-07-04 | 一种结冰试验装置 |
Applications Claiming Priority (1)
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| CN201921012274.7U CN210391597U (zh) | 2019-07-04 | 2019-07-04 | 一种结冰试验装置 |
Publications (1)
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| CN210391597U true CN210391597U (zh) | 2020-04-24 |
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| CN201921012274.7U Active CN210391597U (zh) | 2019-07-04 | 2019-07-04 | 一种结冰试验装置 |
Country Status (1)
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| CN (1) | CN210391597U (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110217412A (zh) * | 2019-07-04 | 2019-09-10 | 北京瑞尔腾普科技有限公司 | 一种结冰试验装置及方法 |
| CN113358688A (zh) * | 2021-06-02 | 2021-09-07 | 中国商用飞机有限责任公司 | 结冰环境模拟系统及其试验方法 |
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2019
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Cited By (3)
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| CN110217412B (zh) * | 2019-07-04 | 2024-06-14 | 北京瑞尔腾普科技有限公司 | 一种结冰试验装置及方法 |
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