【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于飞机结构强度试验，具体涉及一种座舱盖高低温疲劳试验液氮汽化降温装置及方法。
技术介绍
1、飞机座舱盖在各种任务剖面飞行条件下，承受重复的高低温载荷、气动载荷的双重作用，使座舱盖表面温度出现高低温交替变动。地面试验中，模拟飞行中各典型任务剖面下的高低温环境，需要提供持续稳定的冷源以保证座舱盖表面降温以达到试验要求。
2、液氮汽化降温装置用于实现液氮快速汽化吸收大量热能，降低循环管道内空气温度，满足飞机座舱盖试验所需的快速降温(降温速率＞2℃/s)及持续低温(温度＜-50℃)环境要求，以便在试验中实现低温曲线的跟踪控制。
3、以往采用的液氮蒸发器虽然基本解决了液氮雾化不彻底，降温效果不理想的问题，但在低温恒温段，当液氮开度较小(流量＜0.014l/s)，液氮压力低(压力＜50kpa)，没有产生雾化效果的压力源，容易造成液氮不雾化，汽化效率低，出现滴液的情况，影响试验温度控制。
技术实现思路
1、本专利技术的目的：提供一种座舱盖高低温疲劳试验液氮汽化降温装置及方法。本专利技术既能满足大降温速率、液氮阀位大开度要求，又满足低温恒定、液氮阀位小开度的液氮汽化装置，且解决液氮滴液及冷凝水排出问题。
2、技术方案如下：一种座舱盖高低温疲劳试验液氮汽化降温装置，包括支撑筒，支撑筒内沿轴向设有相互连接的汽化器和雾化器；所述的汽化器包括两端封闭的汽化器主液管，汽化器主液管的侧壁上连接有进液管，还沿周向连接有一组以上的一级制冷组件，一级制冷组件与雾化器连
3、前述的座舱盖高低温疲劳试验液氮汽化降温装置中，所述的雾化器包括雾化器主管，雾化器主管靠近汽化器一端封闭，另一端与雾化组件连接，雾化器主管侧壁上连接有雾化器进液管，雾化器进液管进口端与汽化翅片出口连接；雾化器主管侧壁上还连接有雾化器支撑管，雾化器支撑管与雾化器主管的连接位置位于雾化组件与雾化器进液管间。
4、前述的座舱盖高低温疲劳试验液氮汽化降温装置中，所述的雾化组件包括雾化分流器，雾化分流器进、出口端均呈锥面结构，雾化分流器表面沿轴向设置有螺旋流道，雾化分流器一端螺纹连接入雾化器主管端部，雾化分流器另一端螺纹连接入雾化器喷嘴内，雾化器喷嘴喷口处内壁呈锥面结构，该锥面结构与雾化分流器出口端锥面结构间的间隙可调。
5、前述的座舱盖高低温疲劳试验液氮汽化降温装置中，所述的雾化器喷嘴与雾化器主管间设有紫铜密封垫圈。
6、前述的座舱盖高低温疲劳试验液氮汽化降温装置中，所述的进液管与汽化器主液管间的连接结构为：主液管接头螺帽套入主液管接头，主液管接头通过焊接与汽化器主液管侧壁连接；进液管内接头外端通过焊接与进液管连接；主液管接头外端密封面为光滑球面，进液管内接头内端密封面为74°内锥面，主液管接头和主液管接头螺帽的组合体与进液管内接头通过螺纹连接实现主液管接头外端密封面、进液管内接头内端密封面间的密封连接。
7、前述的座舱盖高低温疲劳试验液氮汽化降温装置中，出液管出口与汽化翅片进口连接结构为：出液管螺帽套在出液管出口上，出液管进口通过焊接与汽化器主液管连接；出液管出口端密封面为光滑球面，汽化翅片进口端密封面为74°内锥面，出液管和出液管螺帽的组合体通过螺纹与汽化翅片通过螺纹连接实现出液管出口端密封面、汽化翅片进口端内锥面间的密封连接。
8、前述的座舱盖高低温疲劳试验液氮汽化降温装置中，支撑筒的管道直接通过连接法兰沿轴向对接，管道外侧壁的固定横梁通过连接角片与连接法兰进行连接固定，固定横梁上设置有固定支座，管道底部沿轴向在外壁上设有坡面排水槽，坡面排水槽最低点设有排水管，管道在坡面排水槽处开若干出水孔。
9、前述的座舱盖高低温疲劳试验液氮汽化降温装置的制冷方法，使用时，将本专利技术所述装置通过对接法兰安装于试验所用的管路系统中；需要低降温速率及低温恒定时，管路系统吹出的具有一定流速的气流，对汽化器进行强迫对流换热，将汽化器管道中的少量液氮汽化成气体，实现一级制冷，低温氮气通过雾化器的雾化器支撑管快速排出。
10、前述的座舱盖高低温疲劳试验液氮汽化降温装置的制冷方法中，需要快速降温时，液氮在压力的作用下，快速通过汽化器，进入雾化器，液氮通过雾化器上螺旋流道，在雾化器喷嘴出口处喷出一快速旋转的扇形喷射面。
11、有益效果：本专利技术设计的二级液氮汽化装置既可满足大降温速率条件下液氮快速汽化快速制冷(降温速率＞2℃/s)，又保证了低降温速率(降温速率＜0.1℃/s)和低温恒定(温度＜-50℃)这类能源需求较低情况的液氮汽化需求，同时试验过程中的冷凝水可以快速排出，不影响试验的正常进行。
12、汽化器采用多支路带汽化翅片结构，每支路汽化翅片呈环形放射状分布，增加液氮换热面积和换热系数，进一步提升了液氮汽化效率。要求支路数n≥5，单支路汽化翅片数m≥6，汽化翅片高度h≥28mm，汽化翅片长度l≥480mm(汽化翅片高度h，汽化翅片长度l定义见图12)，可实现低降温速率(＜0.1℃/s)或低温恒定(温度＜-50℃)情况下不滴液。
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1.一种座舱盖高低温疲劳试验液氮汽化降温装置，其特征在于，包括支撑筒(3)，支撑筒(3)内沿轴向设有相互连接的汽化器(1)和雾化器(2)；所述的汽化器(1)包括两端封闭的汽化器主液管(4)，汽化器主液管(4)的侧壁上连接有进液管(9)，还沿周向连接有一组以上的一级制冷组件，一级制冷组件与雾化器(2)连接；一级制冷组件包括出液管(11)，出液管(11)出口与汽化翅片(13)进口连接，汽化翅片(13)出口与雾化器(2)连接。
2.根据权利要求1所述的座舱盖高低温疲劳试验液氮汽化降温装置，其特征在于，所述的雾化器(2)包括雾化器主管(17)，雾化器主管(17)靠近汽化器(1)一端封闭，另一端与雾化组件连接，雾化器主管(17)侧壁上连接有雾化器进液管(23)，雾化器进液管(23)进口端与汽化翅片(13)出口连接；雾化器主管(17)侧壁上还连接有雾化器支撑管(21)，雾化器支撑管(21)与雾化器主管(17)的连接位置位于雾化组件与雾化器进液管(23)间。
3.根据权利要求2所述的座舱盖高低温疲劳试验液氮汽化降温装置，其特征在于，所述的雾化组件包括雾化分流器(15)，
4.根据权利要求3所述的座舱盖高低温疲劳试验液氮汽化降温装置，其特征在于，所述的雾化器喷嘴(14)与雾化器主管(17)间设有紫铜密封垫圈(16)。
5.根据权利要求1所述的座舱盖高低温疲劳试验液氮汽化降温装置，其特征在于，所述的进液管(9)与汽化器主液管(4)间的连接结构为：主液管接头螺帽(7)套入主液管接头(6)，主液管接头(6)通过焊接与汽化器主液管(4)侧壁连接；进液管内接头(8)外端通过焊接与进液管(9)连接；主液管接头(6)外端密封面为光滑球面，进液管内接头(8)内端密封面为74°内锥面，主液管接头(6)和主液管接头螺帽(7)的组合体与进液管内接头(8)通过螺纹连接实现主液管接头(6)外端密封面、进液管内接头(8)内端密封面间的密封连接。
6.根据权利要求1所述的座舱盖高低温疲劳试验液氮汽化降温装置，其特征在于，出液管(11)出口与汽化翅片(13)进口连接结构为：出液管螺帽(12)套在出液管(11)出口上，出液管(11)进口通过焊接与汽化器主液管(4)连接；出液管(11)出口端密封面为光滑球面，汽化翅片(13)进口端密封面为74°内锥面，出液管(11)和出液管螺帽(12)的组合体通过螺纹与汽化翅片(13)通过螺纹连接实现出液管(11)出口端密封面、汽化翅片(13)进口端内锥面间的密封连接。
7.根据权利要求1所述的座舱盖高低温疲劳试验液氮汽化降温装置，其特征在于，支撑筒(3)的管道(26)直接通过连接法兰(27)沿轴向对接，管道(26)外侧壁的固定横梁(28)通过连接角片(32)与连接法兰(27)进行连接固定，固定横梁(28)上设置有固定支座(29)，管道(26)底部沿轴向在外壁上设有坡面排水槽(30)，坡面排水槽(30)最低点设有排水管(31)，管道(26)在坡面排水槽(30)处开若干出水孔。
8.一种如权利要求1-6任一所述的座舱盖高低温疲劳试验液氮汽化降温装置的制冷方法，其特征在于，使用时，将本专利技术所述装置通过对接法兰(32)安装于试验所用的管路系统中；需要低降温速率及低温恒定时，管路系统吹出的具有一定流速的气流，对汽化器(1)进行强迫对流换热，将汽化器(1)管道中的少量液氮汽化成气体，实现一级制冷，低温氮气通过雾化器(2)的雾化器支撑管(21)快速排出。
9.根据权利要求8所述的座舱盖高低温疲劳试验液氮汽化降温装置的制冷方法，其特征在于，需要快速降温时，液氮在压力的作用下，快速通过汽化器(1)，进入雾化器(2)，液氮通过雾化器上螺旋流道(33)，在雾化器喷嘴(14)出口处喷出一快速旋转的扇形喷射面。
...【技术特征摘要】
1.一种座舱盖高低温疲劳试验液氮汽化降温装置，其特征在于，包括支撑筒(3)，支撑筒(3)内沿轴向设有相互连接的汽化器(1)和雾化器(2)；所述的汽化器(1)包括两端封闭的汽化器主液管(4)，汽化器主液管(4)的侧壁上连接有进液管(9)，还沿周向连接有一组以上的一级制冷组件，一级制冷组件与雾化器(2)连接；一级制冷组件包括出液管(11)，出液管(11)出口与汽化翅片(13)进口连接，汽化翅片(13)出口与雾化器(2)连接。
2.根据权利要求1所述的座舱盖高低温疲劳试验液氮汽化降温装置，其特征在于，所述的雾化器(2)包括雾化器主管(17)，雾化器主管(17)靠近汽化器(1)一端封闭，另一端与雾化组件连接，雾化器主管(17)侧壁上连接有雾化器进液管(23)，雾化器进液管(23)进口端与汽化翅片(13)出口连接；雾化器主管(17)侧壁上还连接有雾化器支撑管(21)，雾化器支撑管(21)与雾化器主管(17)的连接位置位于雾化组件与雾化器进液管(23)间。
3.根据权利要求2所述的座舱盖高低温疲劳试验液氮汽化降温装置，其特征在于，所述的雾化组件包括雾化分流器(15)，雾化分流器(15)进、出口端均呈锥面结构，雾化分流器(15)表面沿轴向设置有螺旋流道(33)，雾化分流器(15)一端螺纹连接入雾化器主管(17)端部，雾化分流器(15)另一端螺纹连接入雾化器喷嘴(14)内，雾化器喷嘴(14)喷口处内壁呈锥面结构，该锥面结构与雾化分流器(15)出口端锥面结构间的间隙可调。
4.根据权利要求3所述的座舱盖高低温疲劳试验液氮汽化降温装置，其特征在于，所述的雾化器喷嘴(14)与雾化器主管(17)间设有紫铜密封垫圈(16)。
5.根据权利要求1所述的座舱盖高低温疲劳试验液氮汽化降温装置，其特征在于，所述的进液管(9)与汽化器主液管(4)间的连接结构为：主液管接头螺帽(7)套入主液管接头(6)，主液管接头(6)通过焊接与汽化器主液管(4)侧壁连接；进液管内接头(8)外端通过焊接与进液管(9)连接；主液管接头(6)外...
【专利技术属性】
技术研发人员：李翔，陈卓，杨孔嘉，王明海，徐林，施海燕，
申请(专利权)人：中国航空工业集团公司成都飞机设计研究所，
类型：发明
国别省市：
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