國(guó)外調(diào)溫?zé)岢裂芯楷F(xiàn)狀及技術(shù)發(fā)展

張 磊，劉 敏，王紫娟，何 超

（北京衛(wèi)星環(huán)境工程研究所，北京 100094）

0 引言

為保證航天器能長(zhǎng)期在太空的高真空、冷熱交變環(huán)境中可靠地工作，發(fā)射前需在地面對(duì)航天器進(jìn)行熱真空試驗(yàn)。我國(guó)現(xiàn)有的熱真空試驗(yàn)設(shè)備中，采用液氮冷卻系統(tǒng)、太陽(yáng)模擬器、紅外加熱器、電加熱貼片等措施模擬航天器在軌所受到的外熱流變化[1-3]。太陽(yáng)模擬器技術(shù)難度大，運(yùn)行費(fèi)用高，還需要建造復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)模擬器，所以一般較少使用它來做熱真空試驗(yàn)。紅外加熱器一方面要消耗電能，另一方面為維持背景溫度又需要消耗大量的液氮；而且紅外加熱器對(duì)試件適應(yīng)性差，當(dāng)試件的外形及尺寸變化時(shí)，需要設(shè)計(jì)不同的紅外加熱器。電加熱貼片由于粘貼于試件上，會(huì)改變?cè)嚰砻娴臒嵛锢硇阅?，?dǎo)致一定的試驗(yàn)誤差。

調(diào)溫?zé)岢潦侵妇哂袦囟日{(diào)節(jié)功能的熱沉，通過改變熱沉自身溫度來模擬外部環(huán)境溫度的變化。該方法具有對(duì)試件無遮擋、可加速降溫、經(jīng)濟(jì)和使用方便等優(yōu)點(diǎn)。本文介紹了國(guó)外調(diào)溫?zé)岢恋难芯繎?yīng)用現(xiàn)狀，并對(duì)調(diào)溫?zé)岢恋闹饕夹g(shù)進(jìn)行分析，為我國(guó)調(diào)溫?zé)岢恋难兄乒ぷ魈峁┲С帧?/p>

1 調(diào)溫?zé)岢练N類及應(yīng)用領(lǐng)域

1.1 調(diào)溫?zé)岢练诸?/h3>

根據(jù)所選用載冷劑和外流程的不同，可以將調(diào)溫?zé)岢练譃閮纱箢悾阂活愂鞘褂玫獨(dú)庾鳛檩d冷劑通入熱沉進(jìn)行溫度調(diào)節(jié)，稱為氣氮調(diào)溫?zé)岢?；另一類是使用耐高低溫的?dǎo)熱液作為載冷劑通入熱沉進(jìn)行溫度調(diào)節(jié)，稱為導(dǎo)熱液調(diào)溫?zé)岢痢?/p>

氣氮調(diào)溫?zé)岢敛捎秒娂訜崞鲗?duì)氮?dú)膺M(jìn)行加熱以實(shí)現(xiàn)高溫要求，使用液氮作為冷源對(duì)氮?dú)饫鋮s以達(dá)到溫度要求，使熱沉溫度在93～423 K范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào)。由于氣氮調(diào)溫?zé)岢两Y(jié)構(gòu)復(fù)雜，需要大流量的高低溫風(fēng)機(jī)，并且運(yùn)行費(fèi)用高，所以常用于大型熱真空試驗(yàn)設(shè)備中。

導(dǎo)熱液調(diào)溫?zé)岢潦褂弥评錂C(jī)為導(dǎo)熱液提供冷源，電加熱器提供熱源，通過控制程序?qū)M足要求的導(dǎo)熱液由循環(huán)泵輸入熱沉中進(jìn)行調(diào)溫。該方法的優(yōu)點(diǎn)是系統(tǒng)構(gòu)造簡(jiǎn)單，運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用較少，并且載冷劑的熱穩(wěn)定性高，可以保證熱沉表面具有較好的溫度均勻性?？紤]到現(xiàn)有制冷機(jī)制冷功率和循環(huán)泵揚(yáng)程的限制，該調(diào)溫系統(tǒng)常用于中小型熱真空試驗(yàn)設(shè)備中。

1.2 調(diào)溫?zé)岢翍?yīng)用領(lǐng)域

1.2.1 真空熱試驗(yàn)

真空熱試驗(yàn)包括熱平衡試驗(yàn)和熱真空試驗(yàn)。熱平衡試驗(yàn)的目的是檢驗(yàn)航天器軌道飛行中的溫度分布，驗(yàn)證航天器熱設(shè)計(jì)，并考驗(yàn)航天器熱控系統(tǒng)功能的試驗(yàn)。熱真空試驗(yàn)是在規(guī)定的真空與熱循環(huán)條件下驗(yàn)證航天器各種性能與功能的試驗(yàn)[4]。國(guó)內(nèi)外有關(guān)航天器環(huán)境試驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)或規(guī)范均將真空熱試驗(yàn)規(guī)定為必做的試驗(yàn)項(xiàng)目[5-7]。鑒于熱平衡試驗(yàn)和熱真空試驗(yàn)都需要考慮溫度的變化，因此真空熱試驗(yàn)設(shè)備必須具備溫度調(diào)節(jié)功能。

1.2.2 部件熱變形測(cè)量試驗(yàn)

航天器在軌運(yùn)行時(shí)，空間冷熱交變環(huán)境將會(huì)使航天器上許多部件發(fā)生熱變形。對(duì)自身結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性有較高要求的部件來說，這種變形必將影響到其工作性能，如天線、空間光學(xué)相機(jī)、太陽(yáng)電池陣、空間輻冷器等。因此，需要在地面空間冷熱交變模擬環(huán)境中對(duì)其變形進(jìn)行有效測(cè)量。

對(duì)部件進(jìn)行熱變形測(cè)量試驗(yàn)時(shí)，試驗(yàn)設(shè)備需要滿足以下兩個(gè)要求：一是設(shè)備具有高溫和低溫交變的能力，以模擬空間環(huán)境溫度的周期性變化；二是試驗(yàn)設(shè)備中不能有物體對(duì)部件產(chǎn)生遮擋。在熱變形測(cè)量中通常采用經(jīng)緯儀交會(huì)測(cè)量法、莫爾條紋法、散斑干涉法、全息干涉法、攝影測(cè)量法等光學(xué)測(cè)量方法，若試驗(yàn)使用紅外加熱籠、紅外加熱燈陣等，將會(huì)遮擋測(cè)量光路，從而造成測(cè)量結(jié)果的偏差[8-9]。我國(guó)在小級(jí)別部件的熱變形測(cè)量中為避免加熱裝置的遮擋，通常采用在部件底部安裝電加熱板的方式來模擬高溫環(huán)境。而在這種情況下部件受到的加熱又不均勻，測(cè)量偏差較大。對(duì)于大級(jí)別的部件，該方法并不適用。我國(guó)現(xiàn)有的真空熱試驗(yàn)設(shè)備還無法滿足該類型試驗(yàn)的要求，需要研制調(diào)溫?zé)岢羴斫鉀Q該問題。

1.2.3 大型柔性結(jié)構(gòu)展開試驗(yàn)

航天器上有多種大型柔性結(jié)構(gòu)，如雙柵天線及其展開機(jī)構(gòu)、太陽(yáng)電池陣及其展開機(jī)構(gòu)等。為驗(yàn)證這些柔性結(jié)構(gòu)在空間環(huán)境下的工作性能，需要在空間環(huán)境模擬設(shè)備中進(jìn)行結(jié)構(gòu)展開試驗(yàn)。由于結(jié)構(gòu)展開需要很大的空間，傳統(tǒng)的紅外加熱裝置對(duì)其有阻擋而無法使用；調(diào)溫?zé)岢量梢院芎玫亟鉀Q該問題，滿足展開結(jié)構(gòu)在不同溫度下的展開試驗(yàn)需要。

2 國(guó)外調(diào)溫?zé)岢裂芯繎?yīng)用現(xiàn)狀

2.1 美國(guó)PDM公司的真空熱試驗(yàn)設(shè)備

美國(guó)PDM公司生產(chǎn)的真空熱試驗(yàn)設(shè)備[10]配置有氣氮調(diào)溫?zé)岢粒梢允篃岢翜囟仍?117～394 K范圍內(nèi)可調(diào)，升降溫速率可以達(dá)到1.1 K /min，系統(tǒng)可承受50 kW的熱負(fù)荷。該設(shè)備的氣氮調(diào)溫系統(tǒng)如圖1所示。氣氮調(diào)溫?zé)岢镣饬鞒滩扇蜗蛎荛]循環(huán)，氮?dú)庥蓛蓚€(gè)汽化器提供，每個(gè)汽化器可連續(xù)8 h產(chǎn)生1 870 m3/h的氮?dú)?。氮?dú)饨?jīng)6個(gè)高密度汽化單元調(diào)節(jié)后輸入熱沉中，通過控制汽化單元的輸出量來控制氮?dú)饬髁亢蜏囟?。汽化單元由低溫渦輪循環(huán)器、電加熱器和液氮噴射器組成，其中渦輪循環(huán)器配備變頻電機(jī)以允許速度可調(diào)。每個(gè)單元都有一個(gè)本地 PLC來控制渦輪速度、循環(huán)壓力、液氮噴射速率和電加熱器功率。本地 PLC控制單元通過數(shù)字方式連接到設(shè)備PLC系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)集中控制。

圖1 PDM氣氮調(diào)溫?zé)岢亮鞒虉DFig. 1 PDM GN2 temperature adjusting system

2.2 美國(guó)戈達(dá)德空間飛行中心的真空熱試驗(yàn)設(shè)備

美國(guó)戈達(dá)德空間飛行中心的真空熱試驗(yàn)設(shè)備[11]采用氮?dú)鈱?duì)熱沉進(jìn)行調(diào)溫，熱沉溫度調(diào)節(jié)范圍為103～423 K，升降溫速率最小為6 K/min。調(diào)溫系統(tǒng)主要包括三級(jí)離心風(fēng)機(jī)、加熱器和液氮換熱器等，其流程如圖2所示。風(fēng)機(jī)為系統(tǒng)提供大約374 m3/h的氮?dú)猓患訜崞鞯耐鈿橹睆? 英尺的管狀結(jié)構(gòu)，每個(gè)換熱模塊包括 1個(gè) 1.6 kW 的 IR石英燈和1副陽(yáng)極氧化鋁翅片；液氮換熱器為殼管式結(jié)構(gòu)，管中走氮?dú)猓瑲んw中走液氮，通過液氮汽化來降低管中氮?dú)鉁囟?。此外，液氮換熱器中安裝安全閥，可以保證氮?dú)庋h(huán)壓力維持在20.67 kPa。

圖2 PDTVS氣氮調(diào)溫?zé)岢亮鞒虉DFig. 2 PDTVS GN2 temperature adjusting system

2.3 美國(guó)SS/Loral公司的真空熱試驗(yàn)設(shè)備

美國(guó)SS/Loral公司的真空熱試驗(yàn)設(shè)備[12]的氣氮調(diào)溫?zé)岢量梢允篃岢翜囟仍?93～423 K之間可調(diào)。外流程采用PSI公司生產(chǎn)的XLTCU-1000氣氮集成系統(tǒng)，其原理如圖 3所示。該套系統(tǒng)包括高速離心風(fēng)機(jī)、沉浸式電加熱器、螺旋管式換熱器、閥門和傳感器等，控溫精度±1 K，氮?dú)饷芏?.41 kg/m3，流量1 150 m3/h。在進(jìn)行制冷循環(huán)時(shí)，電加熱器不工作，氮?dú)庠趽Q熱器中與液氮進(jìn)行換熱，達(dá)到規(guī)定的溫度；在加熱循環(huán)時(shí)，電加熱器對(duì)氮?dú)膺M(jìn)行加熱，獲得規(guī)定溫度。

圖3 TCU-1000氣氮調(diào)溫?zé)岢猎韴DFig. 3 TCU-1000 GN2 temperature adjusting system

2.4 印度ISRO衛(wèi)星中心的真空熱試驗(yàn)設(shè)備

印度ISRO衛(wèi)星中心的真空熱試驗(yàn)設(shè)備[13]采用液氮/氣氮/空氣開式循環(huán)系統(tǒng)，使熱沉溫度在 80～398 K之間可調(diào)，圖4為該設(shè)備系統(tǒng)原理示意圖。調(diào)溫?zé)岢镣饬鞒逃梢旱磐摺⒓訜崞?、流量控制閥、壓力調(diào)節(jié)閥、放空閥和貯存罐組成。直接將液氮噴射進(jìn)入熱沉來降溫，通過開/關(guān)流量控制閥來控制流量，獲得100～300 K的熱沉溫度；液氮蒸發(fā)系統(tǒng)可以使熱沉溫度達(dá)到80 K；通過氣氮/干空氣開式系統(tǒng)對(duì)熱沉進(jìn)行加熱，獲得300～398 K的溫度。熱沉從常溫降到100 K需要60 min，從常溫升至398 K需要30 min，熱沉溫度均勻度為±2 K，控溫精度±1 K。

圖4 ISRO設(shè)備調(diào)溫?zé)岢猎韴DFig. 4 ISRO temperature adjusting system

2.5 美國(guó)Martin Marietta公司的真空熱試驗(yàn)設(shè)備

美國(guó)Martin Marietta公司的真空熱試驗(yàn)設(shè)備[14]配置的氣氮調(diào)溫?zé)岢翜囟瓤刂品秶鸀?4～394 K，升降溫速率為±1.1 K/min。調(diào)溫?zé)岢镣饬鞒逃蒀VI公司設(shè)計(jì)并制造，氮?dú)庋h(huán)設(shè)備使用75HP渦輪風(fēng)機(jī)，一臺(tái)100 kW的電加熱器和液氮混合器作為調(diào)溫設(shè)備，該設(shè)備系統(tǒng)流程如圖 5所示。渦輪風(fēng)機(jī)能夠自動(dòng)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速，即控制器根據(jù)渦輪的負(fù)荷反饋?zhàn)詣?dòng)調(diào)節(jié)速度。當(dāng)?shù)獨(dú)庑枰訜釙r(shí)，啟動(dòng)電加熱器；當(dāng)?shù)獨(dú)庑枰禍貢r(shí)，向液氮混合器中注入液氮。電加熱器和液氮混合器都由溫度控制器控制，過量的氮?dú)饪梢酝ㄟ^在放空管道上的壓力調(diào)節(jié)閥控制，還可以通過從氮?dú)赓A存罐出來的氣氮供應(yīng)管路上的壓力調(diào)節(jié)閥控制流量。

圖5 Martin Marietta氣氮調(diào)溫?zé)岢猎韴DFig. 5 Martin Marietta GN2 temperature adjusting system

2.6 美國(guó)Bemco公司的AH系列真空熱試驗(yàn)設(shè)備

美國(guó)Bemco公司生產(chǎn)的AH系列真空熱試驗(yàn)設(shè)備均配置調(diào)溫?zé)岢?。根?jù)熱沉溫度要求的不同，該系列真空熱試驗(yàn)設(shè)備可選用機(jī)械制冷或液氮制冷等方式獲得冷源；熱源選用電加熱的方式；載冷劑可選擇氮?dú)饣蚰透叩蜏氐膶?dǎo)熱液，載冷劑循環(huán)使用磁密封齒輪泵（magnetically sealed gear pump）或磁密封離心泵（magnetically sealed centrifugal pump），使熱沉溫度在-170～150 ℃范圍內(nèi)可調(diào)。不同循環(huán)溫度控制范圍如表1所示。

表1 標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備性能參數(shù)Table 1 Performance parameters of the standard equipment

對(duì)于機(jī)械制冷方式的設(shè)備，選擇 d-Limonene載冷劑或氮?dú)廨d冷劑，熱沉溫度在-65～150 ℃范圍內(nèi)可調(diào)。對(duì)于液氮制冷方式的設(shè)備，選擇FC77 Fluorinert載冷劑或Galden HT170載冷劑，熱沉溫度在-85～150 ℃范圍內(nèi)可調(diào)；也可選用氮?dú)庾鳛檩d冷劑，使熱沉溫度在-170～150 ℃范圍內(nèi)可調(diào)。

3 調(diào)溫?zé)岢林饕夹g(shù)

3.1 氣氮調(diào)溫?zé)岢林饕夹g(shù)

氣氮調(diào)溫?zé)岢林饕▌?dòng)力系統(tǒng)、加熱系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)和控制系統(tǒng)。動(dòng)力系統(tǒng)主要設(shè)備有液氮儲(chǔ)槽、儲(chǔ)氣罐和高低溫風(fēng)機(jī)或氮?dú)鈮嚎s機(jī)，為調(diào)溫?zé)岢撂峁┮?guī)定流量的氮?dú)?。加熱系統(tǒng)一般選取滿足功率和溫度要求的電加熱管或石英燈布置在加熱裝置內(nèi)，對(duì)氮?dú)膺M(jìn)行加熱。根據(jù)不同的冷卻方法，冷卻系統(tǒng)可以分為液氮儲(chǔ)槽式冷卻系統(tǒng)和液氮注入噴射式冷卻系統(tǒng)；液氮儲(chǔ)槽式冷卻系統(tǒng)是使用液氮換熱器作為冷卻設(shè)備；液氮注入噴射式冷卻系統(tǒng)是通過液氮噴射器將液氮噴入熱交換器中對(duì)氮?dú)膺M(jìn)行降溫。

3.1.1 高、低溫風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)

氣氮調(diào)溫?zé)岢恋募夹g(shù)難點(diǎn)在于使用熱容量較小的氮?dú)鈦碚{(diào)節(jié)熱容較大的熱沉溫度[15]。因此需要風(fēng)機(jī)有足夠大的流量，并且在高溫和低溫環(huán)境下均可正常工作?？梢赃x擇離心風(fēng)機(jī)或羅茨風(fēng)機(jī)。

風(fēng)機(jī)的主要性能參數(shù)包括流量、壓力、功率和轉(zhuǎn)速。高低溫風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)時(shí)，需要考慮這些技術(shù)要求：滿足所需流量和壓力的工況點(diǎn)在最高效率點(diǎn)附近；最高效率盡量大，效率曲線要平坦；壓力曲線的穩(wěn)定工作區(qū)間要寬；要選擇耐高低溫的材料及附件。然而，要同時(shí)滿足上述全部技術(shù)要求是不可能的。可以根據(jù)風(fēng)機(jī)實(shí)際應(yīng)用需求，結(jié)合工藝和氣動(dòng)性能，選擇合理的設(shè)計(jì)方案。

3.1.2 液氮換熱器和液氮噴射器設(shè)計(jì)

液氮換熱器可選取板翅式、殼管式和螺旋管式換熱器。設(shè)計(jì)時(shí)需要考慮的技術(shù)參數(shù)包括：系統(tǒng)熱負(fù)荷，氣氮及液氮流量和進(jìn)出口溫度，換熱面積和換熱器流動(dòng)阻力。根據(jù)選擇的換熱器形式，對(duì)換熱器內(nèi)部各參數(shù)進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計(jì)，最終確定換熱器結(jié)構(gòu)形式。

液氮噴射器是直接將液氮與氮?dú)膺M(jìn)行充分的混合，使氣氮溫度均勻并達(dá)到預(yù)定的溫度。液氮噴射器的設(shè)計(jì)主要包括液氮噴淋噴嘴形式、噴嘴數(shù)量和布置形式、液氮噴量的控制等。設(shè)計(jì)時(shí)需要綜合考慮設(shè)計(jì)熱負(fù)荷、液氮霧化度、噴淋均勻性及出口氮?dú)鉁囟鹊纫蛩亍?/p>

3.1.3 加熱系統(tǒng)

加熱系統(tǒng)選取氣體電加熱器來對(duì)氮?dú)膺M(jìn)行加熱，將氮?dú)鈴某跏紲囟燃訜岬剿枰臏囟取怏w電加熱器有電阻絲加熱器和陶瓷電加熱器兩種，一般根據(jù)所需的加熱功率來選擇合適的加熱器類型，其計(jì)算公式為

式中：C為氮?dú)獗葻?，J/kg·K；M為氮?dú)饬髁?，kg/h；ΔT為氮?dú)鉁厣?，K；η為電加熱器熱效率。

3.2 導(dǎo)熱液調(diào)溫?zé)岢林饕夹g(shù)

3.2.1 制冷系統(tǒng)選取及設(shè)計(jì)

通常采用的制冷方式有兩種：液氮制冷和機(jī)械制冷。液氮制冷方式具有很好的降溫性能，能夠達(dá)到-196 ℃的低溫，通常應(yīng)用于要求溫度極低、降溫速度很快或者短時(shí)間內(nèi)需要大冷量的場(chǎng)合。

機(jī)械制冷溫度可控性好，能夠?qū)崿F(xiàn)較高的控溫精度，能夠達(dá)到的最低溫度約為-150 ℃。目前，獲得-150～-60 ℃低溫環(huán)境的機(jī)械制冷方式主要有單一工質(zhì)的多級(jí)壓縮制冷、復(fù)疊式制冷、混合工質(zhì)的節(jié)流制冷等。多級(jí)壓縮制冷用于獲得-70～-40 ℃的溫度，實(shí)際應(yīng)用時(shí)并不采用過多的級(jí)數(shù)，多選取兩級(jí)壓縮。當(dāng)需要-120～-70 ℃以下溫度時(shí)，一般采用復(fù)疊制冷循環(huán)。但復(fù)疊循環(huán)需要多個(gè)壓縮機(jī)，使制冷系統(tǒng)變得很復(fù)雜，且隨著級(jí)數(shù)的增加，從設(shè)計(jì)制造到生產(chǎn)維護(hù)都需要比較多的投入。

混合工質(zhì)制冷使用兩種及以上的制冷劑按照一定的配比組成混合制冷劑，用一個(gè)壓縮機(jī)在一個(gè)系統(tǒng)內(nèi)獲得-100 ℃以下的低溫。用混合工質(zhì)制冷只需要一個(gè)壓縮機(jī)就能實(shí)現(xiàn)所需要的低溫環(huán)境，體積和質(zhì)量明顯低于復(fù)疊式制冷系統(tǒng)，而且啟動(dòng)程序、運(yùn)行控制和長(zhǎng)期停機(jī)防超壓也較簡(jiǎn)單，并可提高制冷效率，是目前應(yīng)用范圍最為廣泛的制冷形式。

3.2.2 高低溫循環(huán)泵

循環(huán)泵的作用是為導(dǎo)熱液提供需要的動(dòng)力，使其能夠循環(huán)工作。對(duì)于導(dǎo)熱液調(diào)溫?zé)岢了醚h(huán)泵，需要滿足高低溫交變、高黏度、高效率和低比速的要求。由于高低溫循環(huán)泵的特殊性，其設(shè)計(jì)涉及多項(xiàng)主要技術(shù)，包括寬溫區(qū)工況下泵整體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)、泵材料的合理選取、密封結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和材料選取、低比速水力模型的優(yōu)化設(shè)計(jì)、極端溫度下機(jī)組的安全運(yùn)行、配合間隙的合理選取等。

3.2.3 加熱裝置設(shè)計(jì)

加熱裝置是由浸入在導(dǎo)熱液中的管狀電加熱單元通電產(chǎn)生熱量，以導(dǎo)熱液為載體，通過循環(huán)泵將熱量傳輸給熱沉，實(shí)現(xiàn)對(duì)熱沉的加熱。在進(jìn)行加熱器的設(shè)計(jì)時(shí)，需要分別計(jì)算初始加熱量和工作加熱量，根據(jù)計(jì)算結(jié)果選擇加熱器的型號(hào)和數(shù)量。

1）初始加熱量

初始加熱量是指在規(guī)定時(shí)間內(nèi)，將導(dǎo)熱液由初始溫度加熱到設(shè)定溫度所需要的功率。計(jì)算公式為

式中：C1、C2分別為導(dǎo)熱液和容器的比熱，J/kg·K；m1、m2分別為導(dǎo)熱液和容器的質(zhì)量，kg；TΔ為設(shè)定溫度與初始溫度差，K；'P為最終溫度下容器散熱量，kW。

2）工作加熱量

工作加熱量是指維持導(dǎo)熱液在設(shè)定溫度不變時(shí)所需要的功率。計(jì)算公式為

式中m3為工作時(shí)導(dǎo)熱液流量，kg/s。

3.2.4 導(dǎo)熱液性能

作為與熱沉進(jìn)行熱交換的載冷劑，導(dǎo)熱液的性能參數(shù)直接影響熱沉的溫度范圍和外流程的設(shè)計(jì)。不同類型的導(dǎo)熱液使用溫度范圍不同，并且導(dǎo)熱率、密度、比熱和黏度等熱物性參數(shù)差別很大。表2為不同公司研制的導(dǎo)熱液熱物性參數(shù)表，可根據(jù)調(diào)溫?zé)岢了铚囟确秶x取合適的導(dǎo)熱液。

表2 不同類型導(dǎo)熱液物性參數(shù)表Table 2 Physical parameters of the heat transfer fluids

4 結(jié)束語(yǔ)

我國(guó)現(xiàn)有的試驗(yàn)設(shè)備已無法滿足某些航天器部件的熱試驗(yàn)要求，需要使用調(diào)溫?zé)岢?。由于受到?jīng)費(fèi)和國(guó)外技術(shù)封鎖的影響，從國(guó)外進(jìn)口該類設(shè)備難度較大，因此只好選擇自主研制的途徑。

通過對(duì)國(guó)外設(shè)備所采用的調(diào)溫?zé)岢吝M(jìn)行調(diào)研，結(jié)合不同調(diào)溫方法的特點(diǎn)，建議大中型真空熱試驗(yàn)設(shè)備采用氣氮調(diào)溫?zé)岢粒行⌒驼婵諢嵩囼?yàn)設(shè)備采用導(dǎo)熱液調(diào)溫?zé)岢?。在進(jìn)行調(diào)溫?zé)岢恋难兄茣r(shí)，首先根據(jù)設(shè)備整體要求和調(diào)溫范圍的需要，設(shè)計(jì)調(diào)溫系統(tǒng)整體方案，然后對(duì)調(diào)溫系統(tǒng)各組件進(jìn)行技術(shù)分解，對(duì)現(xiàn)階段沒有掌握的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行理論和試驗(yàn)研究，最后結(jié)合我國(guó)目前的設(shè)備生產(chǎn)制造能力和加工工藝性能，確定最終的調(diào)溫系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案并進(jìn)行生產(chǎn)實(shí)施，通過與真空熱試驗(yàn)設(shè)備的聯(lián)合調(diào)試，驗(yàn)證調(diào)溫系統(tǒng)工作性能。

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