一体式吹砂吹尘环境模拟系统的温度调节系统和方法技术方案

本发明专利技术公开了一种吹砂吹尘环境模拟系统的温度调节系统，包括热交换器、电加热器，冷媒、热媒统一调配网络，各个通道上设有多个用于控制流量的阀门。在本发明专利技术的吹砂吹尘环境模拟系统的温度调节系统中，其传热、调温部件与吹砂、吹尘风洞的分离、导流部件及洞体结构结合在一起，结构紧凑、清理方便，是一种一体式的具有快速温度调节和连续工作能力的砂尘环境试验装置，占用场地小、试验段气流品质好、系统能耗低，特别适用于、连续试验的场合。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种一体式吹沙吹尘环境模拟系统的温度调节系统和方法。
技术介绍
砂尘环境是引起许多工程和/或军用武器装备失效的一个重要环境因素，其 主要损坏类型有冲蚀、磨损、腐蚀及渗透等。吹尘和吹砂试验是检验车辆、 飞行器、电器设备、军用装备在沙漠、干旱地区和风沙天气条件下环境适应性 和环境可靠性的重要手段。现有的吹砂吹尘环境/模拟试验装置系统采用 一 大一 小两个空调箱完成对 温度的控制。如图1所示，中国专利ZL200510000070.8/>布了一种系统，其中， 标号l为循环风道，2为大空调，3为小空调，4为表冷器翅片管，5为翅片电加热 器，6为变频调速风机，7为大空调进气通道，8为小空调进气通道，9为空调回 气通道，IO为冷水机组，ll为大空调压缩空气吹除管道，12为小空调压缩空气 吹除管道；这样的系统具有这些问题-由于使用了空调2与空调3两个空调来控制风洞温度，使得该系统的结构 复杂，并且占用了大量的空间，大空调进气通道7、小空调进气通道8及空调回 气通道9都与循环风道1直接相通，这些通道7和8影响了风道1内气流的品质；-为实现对温度的控制，空调2与空调3分別使用循环冷却水和来自冷水机 组10的冷冻水作为冷却工质，并且小空调箱中还装有电加热器5和变频调速风机 6，它们共同相配合完成不同工况和不同热负荷下的温度调节任务，冷却工质是 通过流经表冷器翅片管4以实现冷却，相应的通过电加热器5实现加热，由于气 流带砂尘，通ii^冷器翅片管4和翅片式电加热管5时会积尘，严重影响传热， 需要额外设置压缩空气吹除管道ll、 12，清理极不方便；-循环风道l采用外保温结构，热$^艮大，当做完一次高温试验后再去做 低温试验时，由于表冷器4传热面积有限，需要很长的时间来冷却，严重影响了 试验/模拟装置系统的利用效率。
技术实现思路
本专利技术的技术解决问题是克服现有吹砂吹尘方案的以下问题 1) 空调装置需要专门的空调风道和换热面、并带来额外的运行能耗， 此外此空调风道的存在也影响循环风道内气流的流动品质。2) 由于循环风道内气流带砂尘，通过表冷器时和电加热管时会积尘， 严重影响传热，并且清理极不方便。3) 利用循环风道内部已有的分离器、导向叶片及收缩段，实现对循环 风道内气流温度的控制。提供一种结构紧凑、清理方便、设备利用 效率高的温度调节系统。在本专利技术的方案中，传热、调温部件与吹砂、吹尘风洞分离、导流部件及 洞体结构结合在一起，结构紧凑、清理方便，从而提供了一种一体式的具有快 速温度调节和连续工作能力的砂尘环境试验装置，具有占用场地小、试验段气 流品质好、系统能耗低的特点，特别适用于、连续试验的场合。本专利技术的各种实施例中包括的技术手段包括1) 对现有的U型分离器进行改进，在U型件内部铺设热交换管，此多 功能U型分离器实现对温度的调节。2) 对现有的导流叶片进行改进，在其中三组导流叶片里设置热交换通 孑L,在另外一组导流叶片里设置电加热器，以实现冷却及加热多功 能温度调节系统。3) 在循环风道的收缩段设置电加热器，和加入电加热器的的导流叶片 一同实现快速加热系统。4) 冷媒、热媒统一调配网络，该调配网络由循环冷却水、冷冻水、热 水组成，通过各自管道及管道上的调节阀实现不同工况下和热负荷 下的温度调节任务。5) —种一体式吹尘吹砂环境试验装置的温度调节系统，其特征在于 由循环冷却水、冷水机组、电锅炉、出水管道、回水管道、导向叶 片电加热器、收缩段电加热器、导向叶片热交换通孔、分离器热交 换管组成，循环冷却水、冷水机组、电锅炉分别通过管道与具有热 交换功能的导向叶片和具有热交换功能的U型分离器相连，电加热 器通过设置在试验段的温度信号实现控制。根据本专利技术的一个实施例，循环冷却水、冷水机组、锅炉热循环水以及各 自管道组成一个g、热媒统一温度调配网络，该调配网络与三组导向叶片内 的通孔及位于U型分离器内的热交换管连接，调配网络内的工质流经U型分离 器内的热交换管和循环风道内的气流进行热交换，进而实现温度的调节，工质 还流经三组导向叶片内的热交换通孔和循环风道内气流进行热交换，从而实现 对循环风道内气流温度的调节。冷媒、热媒统一温度调配网络通过调节通道上 的多个阀门来控改变U型分离器热交换管及导向叶片通孔内工质的流量，从而 实现对温度的自动控制。在收缩段安装有电加热器，并且在收缩段之前拐角处 的导向叶片内也加入了电加热器，再通过设在试验段的温度信号对电加热器做 闭环控制来快速改变电加热器的输出热量，这两组电加热器组成了对循环风洞气流的快速加热系统。整个循环风道的温度调节系统由工质的热交换和电加器 的热输两种方式共同组成。本专利技术的优点1)与传统的吹沙吹尘环境试验/模拟装置系统相比，由于 本专利技术舍弃了一大一小两个空调箱，故消除了空调箱通气回路对循环风道内气 流品质的影响，并且^f吏结构更加简单，占据空间更小；2)由于本专利技术没有了空 调箱中的表冷器和电加热器，故消除了清理积尘带来的不便和积尘对传热的影 响；3)本专利技术在传统的冷却系统的基础之上加入循环热水系统，故使传统的冷 却系统变成了冷热多用温度控制系统，提高了设备的利用率；4)本专利技术在收缩 段和收缩段之前的一组导向叶片上分别加入了电加热片，可以进一步加快对循 环风道内气流的加热速度，提高系统的工作效率；5)本专利技术在U型分离器内铺 设热交换管，并且对剩下的三组导向叶片进行改造，在每个导向叶片内部设置 通孔，最后分别将热交换管和通孔与冷热温度控制系统相连，故充分利用了已 有设备，提高了设备利用效率，更重要的是增加了热交换面积，使传热更加快 速。根据本专利技术的一个方面，提供了用于一种一体式砂尘环境模拟系统的温度 调节系统，所述一体式砂尘环境模拟系统包括 循环风道，用于提供吹砂和吹尘环境的场所； 主风机，用于驱动所述循环风道内的气流的流动； 压缩空气源和砂尘料系统，用于实现砂尘环境的模拟； 其特征在于所述温度调节系统包括 温度控制系统，用于对所述气流的温度进行控制， 其中所述温度控制系统的热交换部分^L设置在所述循环风道之内。根据本专利技术的另 一个方面，提供了用于一体式砂尘环境模拟系统的温度控 制方法，所述一体式砂尘环境模拟系统包括 循环风道，用于提供吹砂和吹尘环境的场所； 主风机，用于驱动所述循环风道内的气流的流动； 压缩空气源和砂尘料系统，用于实现砂尘环境的模拟； 所述方法的特征在于借助设置在所述循环风道内的多组导向叶片所包括的热交换装置，对所述 循环风道内的所述气流的温度进行控制。附图说明图1为现有砂尘环境试验/模拟装置系统的连接示意图。7图2本专利技术循环风道气动布局结构示意图。 图3是本专利技术循环风道剖视图。图4A和图4B分别是本专利技术具有热交换功能的U型分离轴视图及剖视图。图5A和图5B分别是本专利技术具有热交换功能的导向叶片轴视图及其剖视图。图6是本专利技术快速加热系统的剖视图。图7是本专利技术具有加热功能的导向叶片剖视图。图8是本专利技术热交换工质和循环风道内各部件的连接图。图9是本专利技术常规温度控制系统。附图标i己.循环风道 101.试验段 102.扩压段 103.分离段04.第一拐角段105.第一收缩段 106.第二拐角段.07. 方圓过渡 108.动力段 109.圓方过本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于一体式砂尘环境模拟系统的温度调节系统，所述一体式砂尘环境模拟系统包括：　循环风道（１），用于提供吹砂和吹尘环境的场所；　主风机（１３），用于驱动所述循环风道（１）内的气流的流动；　压缩空气源和砂尘料系统，用于实现砂尘环境的模拟；　 　其特征在于所述温度调节系统包括：　温度控制系统（１６，１７，１８），用于对所述气流的温度进行控制，其中所述温度控制系统（１６，１７，１８）的热交换部分（１９１，１１５，１１６，１１７，１１８）被设置在所述循环风道（１）之内。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王浚，李运泽，巩萌萌，明章鹏，张利珍，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]