本發明專利技術提供了一種適用于多種溫區的可拆卸液位式熱負載測試系統，該測試系統包括外杜瓦、內杜瓦、待測支撐件、進液管、排氣管、真空抽口、溫度傳感器和液位計，內杜瓦設置在外杜瓦的真空環境中，待測支撐件一端與外杜瓦連接，另一端與內杜瓦連接，進液管用于將液態制冷介質通過進液管輸送到內杜瓦內，排氣管用于將內杜瓦內的液態制冷介質蒸發產生的氣體輸送到外杜瓦外，液位計用于監測內杜瓦內的液態制冷介質的存液量。應用本發明專利技術的技術方案，以解決現有技術中熱負載測試系統受限于系統自身重量、系統自身憋壓、系統自身液位的影響導致測量精度較低，以及系統復雜、成本高、操作難度大、對測試溫區和待測支撐件形狀尺寸適用性差的技術問題。的技術問題。的技術問題。
【技術實現步驟摘要】
一種適用于多種溫區的可拆卸液位式熱負載測試系統
[0001]本專利技術涉及制冷與低溫工程
，尤其涉及一種適用于多種溫區的可拆卸液位式熱負載測試系統。
技術介紹
[0002]液氮、液氧、液氦等低溫液體具有很多常溫工質不具備的特殊性質，在一些高科技領域如航空航天、液體燃料、超導體、磁懸浮、空間探測、生物醫療等具有不可替代的應用價值。然而低溫液體的溫度與常溫環境通常相差100℃甚至200℃以上，因此低溫系統必須具備極佳的絕熱性能，否則低溫液體就會吸熱蒸發，造成損失。目前的低溫系統普遍采用真空絕熱方式，真空絕熱結構具有極低的對流換熱系數，因此來自支撐件的傳導漏熱通常是低溫系統最主要的熱負載來源，在進行低溫系統設計時，必須要對支撐件的熱負載情況進行充分的論證和測試。但是由于大多數材料在低溫下會顯示出與常溫狀態不一樣的物理性質，支撐件的熱負載測試系統必須具備低溫條件，因此，測試系統的功能需求和設計難度大大提高，導致搭建支撐件熱負載測試系統的成本顯著上升。
[0003]目前，現有的熱負載測試方案包括液氮稱重法、氮氣流量法以及建立在液氮稱重法基礎上的分置熱補償法。液氮稱重法通過稱重的方式測量低溫熱負載測試系統中液氮消耗的質量，再通過汽化潛熱計算低溫系統的漏熱量，進而根據時間求出熱負載；氮氣流量法是將熱負載測試系統中液氮受熱蒸發產生的氮氣導出，經過氣體流量計測量產生氮氣的流量，再通過液氮的汽化潛熱計算出測試系統的熱負載；熱補償法是將一個通過稱重法已知熱負載的分置式低溫容器和可調加熱片組合來代替待測的低溫系統，先利用制冷機對待測系統制冷直至達到穩定工作溫度，再用同一臺制冷機對熱負載已知的分置式低溫容器制冷，同時用加熱片對這個熱負載已知的低溫容器進行熱補償，直至該容器溫度穩定在相同的工作溫度，此時加熱片的熱補償量與已知容器的熱負載之和即為待測系統的熱負載。
[0004]現有的熱負載測試方法存在以下問題：液氮稱重法僅能測試應用于液氮低溫系統(
?
196℃)的支撐件的熱負載，而對應用于其他溫區的支撐件不適用，而且其測量精度很大程度上受限于熱負載測試系統自身的重量，系統自身重量越重，所需的稱重設備量程越大，測試液氮消耗量的精度就越低；氮氣流量法相較于液氮稱重法而言不受熱負載測試系統重量的限制，但氣體流量不可避免地受到系統憋壓的影響，只有壓力達到穩定之后才能進行準確測量，這要求測試系統必須承受足夠長的液體蒸發時間，不適用于測試體積較小的支撐件，也無法使用汽化潛熱小的低溫液體，另外對于熱負載隨液位變化的系統該方法無法測試高液位工況的熱負載；熱補償法可以實現多溫區的熱負載測試，但該方法設備復雜，成本高，操作難度大，很難測試多種不同形狀和尺寸的支撐件，而且其測試精度仍然受限于參考容器的稱重法測量精度。
技術實現思路
[0005]本專利技術提供了一種適用于多種溫區的可拆卸液位式熱負載測試系統，能夠解決現
有技術中熱負載測試系統受限于系統自身重量、系統自身憋壓、系統自身液位的影響導致測量精度較低，以及系統復雜、成本高、操作難度大、對測試溫區和待測支撐件形狀尺寸適用性差的技術問題。
[0006]本專利技術提供了一種適用于多種溫區的可拆卸液位式熱負載測試系統，熱負載測試系統包括外杜瓦、內杜瓦、待測支撐件、進液管、排氣管、真空抽口、溫度傳感器和液位計；
[0007]真空抽口設置在外杜瓦上，通過真空抽口對外杜瓦的內部抽真空形成真空環境，內杜瓦設置在外杜瓦的真空環境中，待測支撐件一端與外杜瓦連接，另一端與內杜瓦連接；
[0008]進液管和排氣管穿過外杜瓦的側壁與內杜瓦的內部連通，進液管用于將液態制冷介質通過進液管輸送到內杜瓦內，排氣管用于將內杜瓦內的液態制冷介質蒸發產生的氣體輸送到外杜瓦外，溫度傳感器和液位計設置在內杜瓦內，溫度傳感器用于監測內杜瓦內的溫度，液位計用于監測內杜瓦內的液態制冷介質的存液量。
[0009]進一步地，外杜瓦包括殼體、正面法蘭和背面法蘭，殼體的兩端具有開口，正面法蘭和背面法蘭分別與殼體的兩端可拆卸地密封連接。
[0010]進一步地，殼體兩端的開口的四周具有法蘭安裝面，法蘭安裝面上具有螺栓孔，正面法蘭和背面法蘭分別與殼體兩端的法蘭安裝面通過螺栓孔進行螺栓連接。
[0011]進一步地，法蘭安裝面上還具有用于設置密封件的密封凹槽，通過密封件和密封凹槽的配合，將法蘭安裝面與正面法蘭或背面法蘭進行密封連接。
[0012]進一步地，進液管包括外杜瓦進液管和內杜瓦進液管，內杜瓦進液管密封固定在內杜瓦上且與內杜瓦的內部連通，外杜瓦的殼體上具有第一通孔，外杜瓦進液管穿過第一通孔后與第一通孔密封固定在一起，且與內杜瓦進液管可拆卸地密封連接。
[0013]進一步地，排氣管包括外杜瓦排氣管和內杜瓦排氣管，內杜瓦排氣管密封固定在內杜瓦上且與內杜瓦的內部連通，外杜瓦的殼體上具有第二通孔，外杜瓦排氣管穿過第二通孔后與第二通孔密封固定在一起，且與內杜瓦排氣管可拆卸地密封連接。
[0014]進一步地，外杜瓦進液管包括徑管、套裝在徑管外的真空罩以及封頭，徑管的外壁面與真空罩的內壁面之間具有腔體，徑管具有第一端和第二端，真空罩具有第三端和第四端，第三端的端面上具有第三通孔，第四端為開口端，封頭為兩端開口的柱體，且具有連接端和密封端，密封端具有螺紋，連接端插入第三通孔后套裝在徑管的第一端上，連接端的外壁面與第三通孔密封連接，連接端的內壁面與第一端的外壁面密封連接，徑管的第二端穿過第一通孔與內杜瓦進液管可拆卸地密封連接，真空罩的第四端的外壁面與第一通孔密封固定在一起，以使腔體與外杜瓦內部的真空環境連通。
[0015]進一步地，熱負載測試系統還包括多個第一航空插頭和多個第二航空插頭，多個第一航空插頭設置在殼體上，多個第二航空插頭設置在內杜瓦上，溫度傳感器和液位計通過第一航空插頭和第二航空插頭與外杜瓦外部的測控儀表連接。
[0016]進一步地，熱負載測試系統還包括冷屏組件，冷屏組件包括冷屏本體、卡箍以及設置在冷屏本體上的多個冷屏掛鉤，冷屏本體設置在外杜瓦與內杜瓦之間，多個冷屏掛鉤通過卡箍固定在內杜瓦排氣管上，用于將內杜瓦排氣管內的冷量傳遞給冷屏本體。
[0017]進一步地，冷屏組件還包括絕熱非金屬材料的冷屏安裝座，冷屏安裝座一端與冷屏本體連接，另一端與內杜瓦連接，用于支撐冷屏本體不與內杜瓦直接接觸。
[0018]應用本專利技術的技術方案，提供了一種適用于多種溫區的可拆卸液位式熱負載測試
系統，該熱負載測試系統將待測支撐件與內杜瓦和外杜瓦連接，通過進液管向內杜瓦輸送液態制冷介質，通過排氣管將液態制冷介質蒸發產生的氣體輸送到外杜瓦外，利用溫度傳感器和液位計監測內杜瓦內的溫度和液態制冷介質的存液量，通過一定時間內的存液量變化以及常壓下該液態制冷介質的汽化潛熱即可求出待測支撐件的平均熱負載。該熱負載測試系統不受系統自身重量和憋壓工況的限制，適用于液化天然氣、液氮、液氬、液氧、液氫、液氦等多種溫區，測試結果更貼近實際情況，適用于多種形狀尺寸的待測支撐件，且對于多種待測支撐本文檔來自技高網...
【技術保護點】
【技術特征摘要】
1.一種適用于多種溫區的可拆卸液位式熱負載測試系統，其特征在于，所述熱負載測試系統包括外杜瓦(10)、內杜瓦(20)、待測支撐件(30)、進液管(40)、排氣管(50)、真空抽口(60)、溫度傳感器和液位計；所述真空抽口(60)設置在所述外杜瓦(10)上，通過所述真空抽口(60)對所述外杜瓦(10)的內部抽真空形成真空環境，所述內杜瓦(20)設置在所述外杜瓦(10)的所述真空環境中，所述待測支撐件(30)一端與所述外杜瓦(10)連接，另一端與所述內杜瓦(20)連接；所述進液管(40)和所述排氣管(50)穿過所述外杜瓦(10)的側壁與所述內杜瓦(20)的內部連通，所述進液管(40)用于將液態制冷介質通過所述進液管(40)輸送到所述內杜瓦(20)內，所述排氣管(50)用于將所述內杜瓦(20)內的所述液態制冷介質蒸發產生的氣體輸送到所述外杜瓦(10)外，所述溫度傳感器和所述液位計設置在所述內杜瓦(20)內，所述溫度傳感器用于監測所述內杜瓦(20)內的溫度，所述液位計用于監測所述內杜瓦(20)內的所述液態制冷介質的存液量。2.根據權利要求1所述的熱負載測試系統，其特征在于，所述外杜瓦(10)包括殼體(11)、正面法蘭(12)和背面法蘭(13)，所述殼體(11)的兩端具有開口，所述正面法蘭(12)和所述背面法蘭(13)分別與所述殼體(11)的兩端可拆卸地密封連接。3.根據權利要求2所述的熱負載測試系統，其特征在于，所述殼體(11)兩端的所述開口的四周具有法蘭安裝面(111)，所述法蘭安裝面(111)上具有螺栓孔(111a)，所述正面法蘭(12)和所述背面法蘭(13)分別與所述殼體(11)兩端的所述法蘭安裝面(111)通過所述螺栓孔(111a)進行螺栓連接。4.根據權利要求3所述的熱負載測試系統，其特征在于，所述法蘭安裝面(111)上還具有用于設置密封件的密封凹槽，通過所述密封件和所述密封凹槽的配合，將所述法蘭安裝面(111)與所述正面法蘭(12)或所述背面法蘭(13)進行密封連接。5.根據權利要求4所述的熱負載測試系統，其特征在于，所述進液管(40)包括外杜瓦進液管(41)和內杜瓦進液管(42)，所述內杜瓦進液管(42)密封固定在所述內杜瓦(20)上且與所述內杜瓦(20)的內部連通，所述外杜瓦(10)的殼體(11)上具有第一通孔，所述外杜瓦進液管(41)穿過所述第一通孔后與所述第一通孔密封固定在一起，且與所述內杜瓦進液管(42)可拆卸地密封連接。6.根據權利要求5所述的熱負載測試系統，其特征在于，所述排氣管(50)包括外杜瓦排氣管(51)和內杜瓦排氣管(52)，所述內杜瓦排氣管(52)密封固定在所述內杜瓦(20)上且與所述內...
【專利技術屬性】
技術研發人員：陳慧星，毛凱，張艷清，吳紀潭，周偉，胡良輝，余筆超，
申請(專利權)人：中國航天科工飛航技術研究院中國航天海鷹機電技術研究院，
類型：發明
國別省市：
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