專(zhuān)利名稱(chēng)：一體式吹砂吹塵環(huán)境模擬系統(tǒng)的溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種一體式吹沙吹塵環(huán)境模擬系統(tǒng)的溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)和方法。
背景技術(shù)：
砂塵環(huán)境是引起許多工程和/或軍用武器裝備失效的一個(gè)重要環(huán)境因素，其 主要損壞類(lèi)型有沖蝕、磨損、腐蝕及滲透等。吹塵和吹砂試驗(yàn)是檢驗(yàn)車(chē)輛、 飛行器、電器設(shè)備、軍用裝備在沙漠、干旱地區(qū)和風(fēng)沙天氣條件下環(huán)境適應(yīng)性 和環(huán)境可靠性的重要手段。
現(xiàn)有的吹砂吹塵環(huán)境/模擬試驗(yàn)裝置系統(tǒng)采用 一 大一 小兩個(gè)空調(diào)箱完成對(duì) 溫度的控制。如圖1所示，中國(guó)專(zhuān)利ZL200510000070.8/>布了一種系統(tǒng)，其中， 標(biāo)號(hào)l為循環(huán)風(fēng)道，2為大空調(diào)，3為小空調(diào)，4為表冷器翅片管，5為翅片電加熱 器，6為變頻調(diào)速風(fēng)機(jī)，7為大空調(diào)進(jìn)氣通道，8為小空調(diào)進(jìn)氣通道，9為空調(diào)回 氣通道，IO為冷水機(jī)組，ll為大空調(diào)壓縮空氣吹除管道，12為小空調(diào)壓縮空氣 吹除管道；這樣的系統(tǒng)具有這些問(wèn)題
-由于使用了空調(diào)2與空調(diào)3兩個(gè)空調(diào)來(lái)控制風(fēng)洞溫度，使得該系統(tǒng)的結(jié)構(gòu) 復(fù)雜，并且占用了大量的空間，大空調(diào)進(jìn)氣通道7、小空調(diào)進(jìn)氣通道8及空調(diào)回 氣通道9都與循環(huán)風(fēng)道1直接相通，這些通道7和8影響了風(fēng)道1內(nèi)氣流的品質(zhì)；
-為實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度的控制，空調(diào)2與空調(diào)3分別使用循環(huán)冷卻水和來(lái)自冷水機(jī) 組10的冷凍水作為冷卻工質(zhì)，并且小空調(diào)箱中還裝有電加熱器5和變頻調(diào)速風(fēng)機(jī) 6，它們共同相配合完成不同工況和不同熱負(fù)荷下的溫度調(diào)節(jié)任務(wù)，冷卻工質(zhì)是 通過(guò)流經(jīng)表冷器翅片管4以實(shí)現(xiàn)冷卻，相應(yīng)的通過(guò)電加熱器5實(shí)現(xiàn)加熱，由于氣 流帶砂塵，通ii^冷器翅片管4和翅片式電加熱管5時(shí)會(huì)積塵，嚴(yán)重影響傳熱， 需要額外設(shè)置壓縮空氣吹除管道ll、 12，清理極不方便；
-循環(huán)風(fēng)道l采用外保溫結(jié)構(gòu)，熱$^艮大，當(dāng)做完一次高溫試驗(yàn)后再去做 低溫試驗(yàn)時(shí)，由于表冷器4傳熱面積有限，需要很長(zhǎng)的時(shí)間來(lái)冷卻，嚴(yán)重影響了 試驗(yàn)/模擬裝置系統(tǒng)的利用效率。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的技術(shù)解決問(wèn)題是克服現(xiàn)有吹砂吹塵方案的以下問(wèn)題 1) 空調(diào)裝置需要專(zhuān)門(mén)的空調(diào)風(fēng)道和換熱面、并帶來(lái)額外的運(yùn)行能耗， 此外此空調(diào)風(fēng)道的存在也影響循環(huán)風(fēng)道內(nèi)氣流的流動(dòng)品質(zhì)。2) 由于循環(huán)風(fēng)道內(nèi)氣流帶砂塵，通過(guò)表冷器時(shí)和電加熱管時(shí)會(huì)積塵， 嚴(yán)重影響傳熱，并且清理極不方便。
3) 利用循環(huán)風(fēng)道內(nèi)部已有的分離器、導(dǎo)向葉片及收縮段，實(shí)現(xiàn)對(duì)循環(huán) 風(fēng)道內(nèi)氣流溫度的控制。提供一種結(jié)構(gòu)緊湊、清理方便、設(shè)備利用 效率高的溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)。
在本發(fā)明的方案中，傳熱、調(diào)溫部件與吹砂、吹塵風(fēng)洞分離、導(dǎo)流部件及 洞體結(jié)構(gòu)結(jié)合在一起，結(jié)構(gòu)緊湊、清理方便，從而提供了一種一體式的具有快 速溫度調(diào)節(jié)和連續(xù)工作能力的砂塵環(huán)境試驗(yàn)裝置，具有占用場(chǎng)地小、試驗(yàn)段氣 流品質(zhì)好、系統(tǒng)能耗低的特點(diǎn)，特別適用于、連續(xù)試驗(yàn)的場(chǎng)合。
本發(fā)明的各種實(shí)施例中包括的技術(shù)手段包括
1) 對(duì)現(xiàn)有的U型分離器進(jìn)行改進(jìn)，在U型件內(nèi)部鋪設(shè)熱交換管，此多 功能U型分離器實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度的調(diào)節(jié)。
2) 對(duì)現(xiàn)有的導(dǎo)流葉片進(jìn)行改進(jìn)，在其中三組導(dǎo)流葉片里設(shè)置熱交換通 孑L,在另外一組導(dǎo)流葉片里設(shè)置電加熱器，以實(shí)現(xiàn)冷卻及加熱多功 能溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)。
3) 在循環(huán)風(fēng)道的收縮段設(shè)置電加熱器，和加入電加熱器的的導(dǎo)流葉片 一同實(shí)現(xiàn)快速加熱系統(tǒng)。
4) 冷媒、熱媒統(tǒng)一調(diào)配網(wǎng)絡(luò)，該調(diào)配網(wǎng)絡(luò)由循環(huán)冷卻水、冷凍水、熱 水組成，通過(guò)各自管道及管道上的調(diào)節(jié)閥實(shí)現(xiàn)不同工況下和熱負(fù)荷 下的溫度調(diào)節(jié)任務(wù)。
5) —種一體式吹塵吹砂環(huán)境試驗(yàn)裝置的溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其特征在于 由循環(huán)冷卻水、冷水機(jī)組、電鍋爐、出水管道、回水管道、導(dǎo)向葉 片電加熱器、收縮段電加熱器、導(dǎo)向葉片熱交換通孔、分離器熱交 換管組成，循環(huán)冷卻水、冷水機(jī)組、電鍋爐分別通過(guò)管道與具有熱 交換功能的導(dǎo)向葉片和具有熱交換功能的U型分離器相連，電加熱 器通過(guò)設(shè)置在試驗(yàn)段的溫度信號(hào)實(shí)現(xiàn)控制。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，循環(huán)冷卻水、冷水機(jī)組、鍋爐熱循環(huán)水以及各 自管道組成一個(gè)g、熱媒統(tǒng)一溫度調(diào)配網(wǎng)絡(luò)，該調(diào)配網(wǎng)絡(luò)與三組導(dǎo)向葉片內(nèi) 的通孔及位于U型分離器內(nèi)的熱交換管連接，調(diào)配網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的工質(zhì)流經(jīng)U型分離 器內(nèi)的熱交換管和循環(huán)風(fēng)道內(nèi)的氣流進(jìn)行熱交換，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)溫度的調(diào)節(jié)，工質(zhì) 還流經(jīng)三組導(dǎo)向葉片內(nèi)的熱交換通孔和循環(huán)風(fēng)道內(nèi)氣流進(jìn)行熱交換，從而實(shí)現(xiàn) 對(duì)循環(huán)風(fēng)道內(nèi)氣流溫度的調(diào)節(jié)。冷媒、熱媒統(tǒng)一溫度調(diào)配網(wǎng)絡(luò)通過(guò)調(diào)節(jié)通道上 的多個(gè)閥門(mén)來(lái)控改變U型分離器熱交換管及導(dǎo)向葉片通孔內(nèi)工質(zhì)的流量，從而 實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度的自動(dòng)控制。在收縮段安裝有電加熱器，并且在收縮段之前拐角處 的導(dǎo)向葉片內(nèi)也加入了電加熱器，再通過(guò)設(shè)在試驗(yàn)段的溫度信號(hào)對(duì)電加熱器做 閉環(huán)控制來(lái)快速改變電加熱器的輸出熱量，這兩組電加熱器組成了對(duì)循環(huán)風(fēng)洞氣流的快速加熱系統(tǒng)。整個(gè)循環(huán)風(fēng)道的溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)由工質(zhì)的熱交換和電加器 的熱輸兩種方式共同組成。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)1)與傳統(tǒng)的吹沙吹塵環(huán)境試驗(yàn)/模擬裝置系統(tǒng)相比，由于 本發(fā)明舍棄了一大一小兩個(gè)空調(diào)箱，故消除了空調(diào)箱通氣回路對(duì)循環(huán)風(fēng)道內(nèi)氣 流品質(zhì)的影響，并且^f吏結(jié)構(gòu)更加簡(jiǎn)單，占據(jù)空間更??；2)由于本發(fā)明沒(méi)有了空 調(diào)箱中的表冷器和電加熱器，故消除了清理積塵帶來(lái)的不便和積塵對(duì)傳熱的影 響；3)本發(fā)明在傳統(tǒng)的冷卻系統(tǒng)的基礎(chǔ)之上加入循環(huán)熱水系統(tǒng)，故使傳統(tǒng)的冷 卻系統(tǒng)變成了冷熱多用溫度控制系統(tǒng)，提高了設(shè)備的利用率；4)本發(fā)明在收縮 段和收縮段之前的一組導(dǎo)向葉片上分別加入了電加熱片，可以進(jìn)一步加快對(duì)循 環(huán)風(fēng)道內(nèi)氣流的加熱速度，提高系統(tǒng)的工作效率；5)本發(fā)明在U型分離器內(nèi)鋪 設(shè)熱交換管，并且對(duì)剩下的三組導(dǎo)向葉片進(jìn)行改造，在每個(gè)導(dǎo)向葉片內(nèi)部設(shè)置 通孔，最后分別將熱交換管和通孔與冷熱溫度控制系統(tǒng)相連，故充分利用了已 有設(shè)備，提高了設(shè)備利用效率，更重要的是增加了熱交換面積，使傳熱更加快 速。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了用于一種一體式砂塵環(huán)境模擬系統(tǒng)的溫度 調(diào)節(jié)系統(tǒng)，所述一體式砂塵環(huán)境模擬系統(tǒng)包括 循環(huán)風(fēng)道，用于提供吹砂和吹塵環(huán)境的場(chǎng)所； 主風(fēng)機(jī)，用于驅(qū)動(dòng)所述循環(huán)風(fēng)道內(nèi)的氣流的流動(dòng)； 壓縮空氣源和砂塵料系統(tǒng)，用于實(shí)現(xiàn)砂塵環(huán)境的模擬； 其特征在于所述溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)包括 溫度控制系統(tǒng)，用于對(duì)所述氣流的溫度進(jìn)行控制， 其中所述溫度控制系統(tǒng)的熱交換部分^L設(shè)置在所述循環(huán)風(fēng)道之內(nèi)。
根據(jù)本發(fā)明的另 一個(gè)方面，提供了用于一體式砂塵環(huán)境模擬系統(tǒng)的溫度控 制方法，所述一體式砂塵環(huán)境模擬系統(tǒng)包括 循環(huán)風(fēng)道，用于提供吹砂和吹塵環(huán)境的場(chǎng)所； 主風(fēng)機(jī)，用于驅(qū)動(dòng)所述循環(huán)風(fēng)道內(nèi)的氣流的流動(dòng)； 壓縮空氣源和砂塵料系統(tǒng)，用于實(shí)現(xiàn)砂塵環(huán)境的模擬； 所述方法的特征在于
借助設(shè)置在所述循環(huán)風(fēng)道內(nèi)的多組導(dǎo)向葉片所包括的熱交換裝置，對(duì)所述 循環(huán)風(fēng)道內(nèi)的所述氣流的溫度進(jìn)行控制。


圖1為現(xiàn)有砂塵環(huán)境試驗(yàn)/模擬裝置系統(tǒng)的連接示意圖。
7圖2本發(fā)明循環(huán)風(fēng)道氣動(dòng)布局結(jié)構(gòu)示意圖。 圖3是本發(fā)明循環(huán)風(fēng)道剖視圖。
圖4A和圖4B分別是本發(fā)明具有熱交換功能的U型分離軸視圖及剖視圖。
圖5A和圖5B分別是本發(fā)明具有熱交換功能的導(dǎo)向葉片軸視圖及其剖視圖。
圖6是本發(fā)明快速加熱系統(tǒng)的剖視圖。
圖7是本發(fā)明具有加熱功能的導(dǎo)向葉片剖視圖。
圖8是本發(fā)明熱交換工質(zhì)和循環(huán)風(fēng)道內(nèi)各部件的連接圖。
圖9是本發(fā)明常規(guī)溫度控制系統(tǒng)。
附圖標(biāo)i己
.循環(huán)風(fēng)道 101.試驗(yàn)段 102.擴(kuò)壓段 103.分離段
04.第一拐角段105.第一收縮段 106.第二拐角段.
07. 方圓過(guò)渡 108.動(dòng)力段 109.圓方過(guò)渡 110.變截面段 11.第三拐角段 112.第四拐角段 113穩(wěn)定段 114.第二收縮段 141.電加熱器 115.第一導(dǎo)流片 116.第二導(dǎo)流片117.第三導(dǎo)流片 18.第四導(dǎo)流片 1181.絕緣層 1182.耐磨保護(hù)層1183.電加熱器 19導(dǎo)向葉片通孔2.大空調(diào) 3.小空調(diào) 4.表冷器
.電加熱器 6.變頻調(diào)速空調(diào) 7.大空調(diào)進(jìn)氣通道
.小空調(diào)進(jìn)氣通道 9.空調(diào)回氣通道 IO.冷水機(jī)組11.大空調(diào)吹塵管道
2.小空調(diào)吹塵管道13.主風(fēng)機(jī) 14.冷風(fēng)機(jī) 15.整流格柵
6.循環(huán)冷卻水源 161.循環(huán)冷卻水出水管道
62.循環(huán)冷卻水回水管道 163.循環(huán)冷卻水出水閥
64.循環(huán)冷卻7jC回7jC閥 17.冷水機(jī)組
171.冷7jc機(jī)組出水管道 1172.冷7jC機(jī)組回水管道
173.冷水機(jī)組出;^制閥 1174.冷水機(jī)組回水控制閥
8. 電鍋爐 19.U型分離器 191.熱交換管 92.U型件 193.角鋼
具體實(shí)施例方式
下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。 吹砂、吹塵環(huán)境模擬設(shè)備一般包括循環(huán)風(fēng)道l、壓縮空氣源、砂塵料系統(tǒng)、 溫度控制系統(tǒng)、濕度控制系統(tǒng)、風(fēng)道壓力控制系統(tǒng)。其中，循環(huán)風(fēng)道用于提供 試件在吹砂和吹塵環(huán)境的場(chǎng)所；壓縮空氣源、砂塵料系統(tǒng)(未顯示)用于實(shí)現(xiàn) 實(shí)驗(yàn)環(huán)境的砂塵濃度；溫度控制系統(tǒng)、濕度控制系統(tǒng)、風(fēng)道壓力控制系統(tǒng)組成 空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)并通過(guò)管道與循環(huán)風(fēng)道實(shí)現(xiàn)連通，各個(gè)管道上設(shè)有多個(gè)閥門(mén)，岡 門(mén)的設(shè)置是為有效的調(diào)節(jié)風(fēng)道中的砂塵的流量、氣力的大小、壓力的調(diào)節(jié)、濕 度的調(diào)節(jié)、溫度的調(diào)節(jié)等。圖2所示為根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的循環(huán)風(fēng)道1的氣動(dòng)布局結(jié)構(gòu)示意圖， 其中，循環(huán)風(fēng)道1按其不同結(jié)構(gòu)段依次分為試驗(yàn)段101、擴(kuò)壓段102、分離段103、 第一拐角段104、第一收縮段105、第二拐角段106、方圓過(guò)渡段107、動(dòng)力段 108、圓方過(guò)渡段109、變截面段IIO、第三拐角段lll、第四拐角段112、穩(wěn)定 段113、第二收縮段114。
如圖3所示，在四個(gè)拐角段104、 106、 111、 112分別設(shè)有第一導(dǎo)流片115、 第二導(dǎo)流片116、第三導(dǎo)流片117、第四導(dǎo)流片118;在動(dòng)力段108內(nèi)i殳有主風(fēng) 機(jī)13，主風(fēng)機(jī)外部設(shè)有用于對(duì)其進(jìn)行降溫的冷卻風(fēng)機(jī)14;在穩(wěn)定段113內(nèi)設(shè)有 蜂窩結(jié)構(gòu)整流格柵15。
圖4A和4B所示為才艮據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中^:置在分離段103中的多功 能U型分離器19的剖視圖。多功能U型分離器19包括U型分離件192、角鋼固 定器193、熱交換管構(gòu)成191。 U型件192通過(guò)例如點(diǎn)焊焊接在角鋼固定器193 上，熱交換管191通過(guò)例如釬焊焊接在U型件192的底部，從而實(shí)現(xiàn)了具有熱 交換功能的分離器。
根據(jù)一個(gè)具體實(shí)施例，熱交換管191采用無(wú)縫鋼管或者焊接鋼管。
圖5A和5B所示為根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中位于循環(huán)風(fēng)道拐角104、 106、 lll處的具有熱交換功能的導(dǎo)向葉片115、 116、 117的剖視圖。以導(dǎo)向葉片115 為例進(jìn)行說(shuō)明，通過(guò)在呈流線型曲面的導(dǎo)向葉片115的內(nèi)部預(yù)留通孔119,再在 通孔119中通過(guò)熱交換工質(zhì)，實(shí)現(xiàn)了具有熱交換功能的導(dǎo)向葉片。
圖6所示為根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的快速高效加熱系統(tǒng)，該快速加熱系 統(tǒng)中的收縮段114之內(nèi)鋪設(shè)有電加熱器1141，并且在位于循環(huán)風(fēng)道拐角段112 處的導(dǎo)向葉片118內(nèi)嵌入電加熱器1183組成快速加熱系統(tǒng)，通過(guò)和溫度傳感器 的連接，實(shí)現(xiàn)溫度的快速，高效，靈敏的控制。
圖7所示為根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的加熱型型導(dǎo)向葉片118的剖視圖， 其中包括導(dǎo)向葉片118、電加熱器1183、電加熱器絕緣層1181、耐磨保護(hù)層1182。 才艮據(jù)一個(gè)具體實(shí)施例，加熱型導(dǎo)向葉片118通過(guò)在其內(nèi)部嵌入與溫度傳感器連 接的電加熱器1183,實(shí)現(xiàn)在對(duì)氣流導(dǎo)向功能的基礎(chǔ)之上再實(shí)現(xiàn)對(duì)循環(huán)風(fēng)到內(nèi)氣 流的均勻快速加熱；且收縮段114電加熱器1141與電加熱器1183共同組成了 整個(gè)快速溫度控制系統(tǒng)，具有快速、高效、靈敏的功能。
其中，根據(jù)一個(gè)具體實(shí)施例，電加熱器絕緣層采用導(dǎo)熱性能優(yōu)異的絕緣材 料導(dǎo)熱硅脂。
在如圖8所示的本發(fā)明實(shí)施例中，該溫度控制系統(tǒng)包括循環(huán)冷卻水系統(tǒng)16、 冷水機(jī)組17、電鍋爐18三種分別提供不同溫度的熱交換工質(zhì)的裝置，將這三種 不同溫度的熱交換工質(zhì)源分別通過(guò)并行設(shè)置的管道和手動(dòng)岡門(mén)，再通過(guò)具有熱 交換功能的U型分離器19及具有熱交換功能的導(dǎo)向葉片115-117組成的常規(guī)溫 度控制系統(tǒng)，并且通過(guò)各自管路上的調(diào)節(jié)閥門(mén)實(shí)現(xiàn)對(duì)相應(yīng)熱交換工質(zhì)的流量的 控制，這樣就可以對(duì)循環(huán)風(fēng)道內(nèi)氣流溫度實(shí)施控制。進(jìn)一步地，在收縮段114 內(nèi)部設(shè)置有電加熱器1141 (如圖6所示)，形成一個(gè)收縮段快速加熱系統(tǒng)。收縮段114處在試驗(yàn)段101風(fēng)道上游，對(duì)試驗(yàn)段101的溫度影響最直接，加熱效果 最明顯，在拐角段112處的導(dǎo)向葉片118里面也嵌入了電加熱器20,兩組電加 熱器1141和20組成了快速加熱系統(tǒng)，這樣就能在試驗(yàn)段101之前最近的兩處 實(shí)現(xiàn)對(duì)循環(huán)風(fēng)道內(nèi)氣流的快速加熱，提高了加熱速度和熱利用效率。
圖9所示為根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的常規(guī)溫度控制系統(tǒng)示意圖，其中， 溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)工質(zhì)由循環(huán)冷卻水系統(tǒng)16、冷7jc機(jī)組17、電鍋爐18提供，采用 冷熱多用溫度控制模式，循環(huán)冷卻水通過(guò)專(zhuān)用管道和U型分離器19熱管及導(dǎo)向 葉片115-117的通孔相連，通過(guò)i殳在循環(huán)冷卻水系統(tǒng)出水管道161上的閥門(mén)163 和回水管道162上的控制閥164來(lái)控制試驗(yàn)時(shí)冷卻水的流量；從冷水機(jī)組17出 來(lái)的冷凍水通過(guò)出水管道171上的閥門(mén)173和回水管道172上的控制閥174來(lái) 控制試驗(yàn)時(shí)冷凍水的流量；在電鍋爐18中加熱的循環(huán)熱7jc通過(guò)出水管道181上 的控制閥183和回水管道182上的控制閥184來(lái)控制試驗(yàn)時(shí)熱水的流量。
其中冷水機(jī)組的冷卻工質(zhì)由循環(huán)冷卻水系統(tǒng)16提供，電鍋爐根據(jù)實(shí)際情況 選擇合適的功率。
實(shí)施例1:
下面將介紹在根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的設(shè)備中的工作過(guò)程的一個(gè)實(shí)施
例
請(qǐng)參見(jiàn)附圖所示，在主風(fēng)機(jī)13的驅(qū)動(dòng)下，試驗(yàn)用空氣在循環(huán)風(fēng)道l中循環(huán) 流動(dòng)并在循環(huán)風(fēng)道1的試驗(yàn)段101形成滿(mǎn)足實(shí)驗(yàn)要求的試驗(yàn)風(fēng)速，吹砂18-30m/s,低速吹塵1. 5m/s，高速吹塵8.9m/s,風(fēng)速的大小可以通過(guò)調(diào)整主風(fēng)機(jī) 13轉(zhuǎn)速的方式加以閉環(huán)控制，循環(huán)風(fēng)道l的氣動(dòng)布局如圖2所示。為了減小循 環(huán)風(fēng)道1的阻力損失，在循環(huán)風(fēng)道1的四個(gè)拐角設(shè)有四組導(dǎo)向葉片115-118;為 了改善試驗(yàn)段101的氣流品質(zhì)，在試驗(yàn)段101上游設(shè)有第二收縮段114和穩(wěn)定 段113,穩(wěn)定段113內(nèi)設(shè)有整流格柵16以減少試驗(yàn)段IOI的紊流度；為了避免 大粒徑砂塵顆粒對(duì)主風(fēng)機(jī)13葉片造成傷害，在試驗(yàn)段101出口設(shè)有擴(kuò)壓斷102 與分離段103,在分離段103內(nèi)設(shè)有迎風(fēng)交錯(cuò)布置四排U型分離件19,擴(kuò)壓段 102設(shè)在試驗(yàn)段101與分離段103之間以降低分離段103入口截面的風(fēng)速，從而 起到提高分離段103的氣固分離效率的作用
循環(huán)風(fēng)道內(nèi)的常規(guī)溫度控制是通過(guò)安裝在分離段103的具有熱交換功能的 U型分離器19，以及設(shè)置在循環(huán)風(fēng)道拐角104、 106、 111處的三組具有熱交換 功能的導(dǎo)向葉片115-117來(lái)控制的，系統(tǒng)的被調(diào)量為試驗(yàn)段101溫度。循環(huán)冷 卻水的出水溫度為35。C,用于平衡試驗(yàn)段101溫度要求為70。C的高溫吹砂試驗(yàn) 時(shí)的系統(tǒng)熱負(fù)荷。冷水機(jī)組17的出水溫度為7。C，用于平衡常溫吹砂(23°C )、 高溫吹塵(70°C )試驗(yàn)時(shí)的系統(tǒng)熱負(fù)荷。電鍋爐的出水口溫度為90。C，用來(lái)快 速加熱循環(huán)風(fēng)道1內(nèi)氣流的溫度，使試驗(yàn)段101溫度快速達(dá)到預(yù)先設(shè)定的狀態(tài)； 在試驗(yàn)過(guò)程中首先檢測(cè)試驗(yàn)段101的溫度是否滿(mǎn)足試驗(yàn)預(yù)期的要求，如果溫度低于預(yù)期溫度，則關(guān)閉循環(huán)冷卻水的出水和回水通道上的控制閥163、 164與冷 水機(jī)組17的出水和回水通道上的控制閥173、 174，并通過(guò)遠(yuǎn)距離手工調(diào)節(jié)電鍋 爐出水通道上的調(diào)節(jié)閥183與回水通道的調(diào)節(jié)閥184，用來(lái)調(diào)整循環(huán)風(fēng)道l內(nèi)U 型分離器熱交換管191及導(dǎo)向葉片通孔119的熱水流量來(lái)調(diào)整循環(huán)風(fēng)道內(nèi)的氣 流溫度；如果試驗(yàn)段的溫度高于預(yù)期溫度，則關(guān)閉電鍋爐出水和回水通道的控 制閥183、 184,并通過(guò)遠(yuǎn)距離手工調(diào)節(jié)循環(huán)冷卻水出7jc通道調(diào)節(jié)閥163和回水 通道調(diào)節(jié)閥164來(lái)調(diào)整循環(huán)風(fēng)道1內(nèi)U型分離器熱交換管191及導(dǎo)向葉片通孔 119的冷卻水流量，還可以通過(guò)調(diào)節(jié)遠(yuǎn)距離手工調(diào)節(jié)冷7jC機(jī)組17的出水通道調(diào) 節(jié)閥173和回水通道調(diào)節(jié)閥174來(lái)調(diào)整循環(huán)風(fēng)道1內(nèi)U型分離器熱交換管191 及導(dǎo)向葉片通孔119的冷凍水流量。
溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)工質(zhì)由循環(huán)冷卻水系統(tǒng)16、冷水機(jī)組17、電鍋爐18提供， 采用冷熱多用溫度控制模式，循環(huán)冷卻水通過(guò)專(zhuān)用管道和U型分離器19熱管及 導(dǎo)向葉片115-117的通孔相連，通過(guò)i殳在循環(huán)冷卻水系統(tǒng)出水管道161上的閥 門(mén)163和回水管道162上的控制閥164來(lái)控制試驗(yàn)時(shí)冷卻水的流量；從冷水機(jī) 組17出來(lái)的冷凍水通過(guò)出水管道171上的閥門(mén)173和回水管道172上的控制閥 174來(lái)控制試驗(yàn)時(shí)冷凍水的流量；在電鍋爐18中加熱的循環(huán)熱水通過(guò)出水管道 181上的控制閥183和回水管道182上的控制閥184來(lái)控制試驗(yàn)時(shí)熱水的流量。
循環(huán)風(fēng)道1內(nèi)快速溫度控制系統(tǒng)是通過(guò)安裝在收縮段114內(nèi)壁的電加熱器 1141,以及循環(huán)風(fēng)道拐角112內(nèi)部的具有熱交換功能的導(dǎo)向葉片1183來(lái)控制的， 系統(tǒng)的被調(diào)量為試驗(yàn)段101溫度，根據(jù)試驗(yàn)段101的溫度信號(hào)反饋閉環(huán)自動(dòng)調(diào) 節(jié)電加熱器的功率使試驗(yàn)段101溫度滿(mǎn)足試驗(yàn)要求。
本發(fā)明的效果
本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)吹砂吹塵環(huán)境試驗(yàn)/模擬系統(tǒng)的溫度控制，以滿(mǎn)足環(huán)境試驗(yàn) /模擬所需的溫度條件，不僅結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，實(shí)現(xiàn)一體化，而且能夠快速高效的控制 溫度，可用于結(jié)構(gòu)經(jīng)湊、清理方便、頻繁試驗(yàn)的場(chǎng)合。
-i 一站 術(shù)'i 一
應(yīng)當(dāng)理解的是，以上結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明所進(jìn)行的描述只是說(shuō)明而 非限定性的，且在不脫離如所附權(quán)利要求書(shū)所限定的本發(fā)明的前提下，可以對(duì) 上述實(shí)施例進(jìn)行各種改變、變形、和/或修正。
權(quán)利要求
1、用于一體式砂塵環(huán)境模擬系統(tǒng)的溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)，所述一體式砂塵環(huán)境模擬系統(tǒng)包括循環(huán)風(fēng)道(1)，用于提供吹砂和吹塵環(huán)境的場(chǎng)所；主風(fēng)機(jī)(13)，用于驅(qū)動(dòng)所述循環(huán)風(fēng)道(1)內(nèi)的氣流的流動(dòng)；壓縮空氣源和砂塵料系統(tǒng)，用于實(shí)現(xiàn)砂塵環(huán)境的模擬；其特征在于所述溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)包括溫度控制系統(tǒng)(16，17，18)，用于對(duì)所述氣流的溫度進(jìn)行控制，其中所述溫度控制系統(tǒng)(16，17，18)的熱交換部分(191，115，116，117，118)被設(shè)置在所述循環(huán)風(fēng)道(1)之內(nèi)。
2、 如權(quán)利要求1所述的溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其中所述一體式砂塵環(huán)境模擬系統(tǒng) 進(jìn)一步包括設(shè)置在所述循環(huán)風(fēng)道(l)內(nèi)的多組導(dǎo)向葉片(115, 116， 117， 118),其特征在于所述溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)包括設(shè)置在距離所述循環(huán)風(fēng)道(1)的試驗(yàn)段(101)最近的一組上游導(dǎo)向葉片 (118)內(nèi)的加熱裝置(1183),用于對(duì)所述氣流進(jìn)行加熱；設(shè)置在所述多組導(dǎo)向葉片(115， 116, 117， 118)中除所述距離所述試驗(yàn) 段(101)最近的一組上游導(dǎo)向葉片(118)之外的至少一組導(dǎo)向葉片(115, 116, 117)中的熱交換工質(zhì)通孔(119)，從而使所述熱交換工質(zhì)通過(guò)所述至少一組導(dǎo) 向葉片(115, 116， 117)與所述氣流中的空氣進(jìn)行熱交換。
3、 如權(quán)利要求1或2所述的溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其中在所述循環(huán)風(fēng)道(1)的 分離段(103)中設(shè)有多個(gè)U型分離器(19),所述U型分離器(19)包括其開(kāi)口方向朝向所述氣流的上游方向的U型分離件(192)，用于分離 所述氣流中的砂塵顆粒；用于固定所述U型分離件(192)的固定器(193); 其特征在于所述溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)包括連接在所述U型分離件(192)的底部的熱交換管 (191)，用于使流過(guò)所述熱交換管(191)的熱交換工質(zhì)與所述氣流中的空氣進(jìn) 行熱交換。
4、 如權(quán)利要求3所述溫度調(diào)節(jié)功能的一體式砂塵環(huán)境模擬系統(tǒng)，其特征在于在處在所述試驗(yàn)段(101)的風(fēng)道上游的收縮段(114 )內(nèi)部i殳置有電加熱 器(1141),從而對(duì)所述收縮段中的所述氣流進(jìn)行加熱。
5、 如權(quán)利要求2所述的溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其中所述多組導(dǎo)向葉片包括四組導(dǎo) 向葉片(115， 116， 117， 118),且一體式砂塵環(huán)境模擬系統(tǒng)進(jìn)一步包括用于對(duì)主風(fēng)機(jī)進(jìn)行降溫的冷卻風(fēng)機(jī)(14 )， 設(shè)置在所述電加熱器(1183)處的溫度傳感器 其特征在于在距離所述循環(huán)風(fēng)道(1)的試驗(yàn)段(101)最近的一組上游導(dǎo) 向葉片(118)內(nèi)設(shè)置有所#熱裝置(1183)，其余三組葉片中均設(shè)置有所述 熱交換工質(zhì)通孔(119)。
6、 用于一體式砂塵環(huán)境模擬系統(tǒng)的溫度控制方法，所述一體式砂塵環(huán)境模 擬系統(tǒng)包括循環(huán)風(fēng)道(l),用于提供吹砂和吹塵環(huán)境的場(chǎng)所； 主風(fēng)機(jī)(13)，用于驅(qū)動(dòng)所述循環(huán)風(fēng)道(1)內(nèi)的氣流的流動(dòng)； 壓縮空氣源和砂塵料系統(tǒng)，用于實(shí)現(xiàn)砂塵環(huán)境的模擬； 所述方法的特征在于借助設(shè)置在所述循環(huán)風(fēng)道(1)內(nèi)的多組導(dǎo)向葉片(II5, 116, 117, 118) 所包括的熱交換裝置，對(duì)所述循環(huán)風(fēng)道(l)內(nèi)的所述氣流的溫度進(jìn)行控制。
7、 如權(quán)利要求6所述的溫度控制方法，其特征在于 借助設(shè)置在距離所述循環(huán)風(fēng)道(1)的試驗(yàn)段(101)最近的一組上游導(dǎo)向葉片(118)內(nèi)的加熱裝置(1183),對(duì)所述氣流進(jìn)行加熱；使熱交換工質(zhì)通過(guò)在所述多組導(dǎo)向葉片(115， 116, 117， 118)中除所述 距離所述試驗(yàn)段(101)最近的一組上游導(dǎo)向葉片(118)之外的至少一組導(dǎo)向 葉片(115, 116, 117)中設(shè)置的熱交換工質(zhì)通孔(119)，從而使所述熱交換工 質(zhì)通過(guò)所述至少一組導(dǎo)向葉片(115， 116， 117)與所述氣流中的空氣進(jìn)行熱交 換。
8、 如權(quán)利要求6或7所述的溫度控制方法，其中在所述循環(huán)風(fēng)道(1)的 分離段(103)中設(shè)有多個(gè)U型分離器(19)，所述U型分離器(19)包括其開(kāi)口方向朝向所述氣流的上游方向的U型分離件(192),用于分離所述氣流中的砂塵顆粒；用于固定所述U型分離件(192)的固定器(193); 所述溫度控制方法的特征在于使熱交換工質(zhì)通過(guò)連接在所述U型分離件 (192)的底部的熱交換管(191),從而使流過(guò)所述熱交換管(191)的熱交換 工質(zhì)與所述氣流中的空氣進(jìn)行熱交換。
9、 如權(quán)利要求8所述的溫度控制方法，其特征在于包括 利用在處在所述試驗(yàn)段(101)的風(fēng)道上游的收縮段(114)內(nèi)部設(shè)置的電加熱器(1141),對(duì)所迷收縮段中的所述氣流進(jìn)行加熱。
10、 如權(quán)利要求7所述的溫度控制方法，其中所述多組導(dǎo)向葉片包括四組導(dǎo)向葉片(115， 116, 117， 118)，其中距離所 述循環(huán)風(fēng)道(1)的試驗(yàn)段(101)最近的一組上游導(dǎo)向葉片(118 )內(nèi)設(shè)置有所 述加熱裝置(1183)，其余三組葉片中均設(shè)置有所述熱交換工質(zhì)通孔(119)，且所述一體式砂塵環(huán)境模擬系統(tǒng)進(jìn)一步包括設(shè)置在所述電加熱器(1183)處 的溫度傳感器，且所述溫度控制方法的特征在于包括利用一個(gè)冷卻風(fēng)機(jī)(14)對(duì)所述主風(fēng) 機(jī)進(jìn)行降溫。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種吹砂吹塵環(huán)境模擬系統(tǒng)的溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)，包括熱交換器、電加熱器，冷媒、熱媒統(tǒng)一調(diào)配網(wǎng)絡(luò)，各個(gè)通道上設(shè)有多個(gè)用于控制流量的閥門(mén)。在本發(fā)明的吹砂吹塵環(huán)境模擬系統(tǒng)的溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)中，其傳熱、調(diào)溫部件與吹砂、吹塵風(fēng)洞的分離、導(dǎo)流部件及洞體結(jié)構(gòu)結(jié)合在一起，結(jié)構(gòu)緊湊、清理方便，是一種一體式的具有快速溫度調(diào)節(jié)和連續(xù)工作能力的砂塵環(huán)境試驗(yàn)裝置，占用場(chǎng)地小、試驗(yàn)段氣流品質(zhì)好、系統(tǒng)能耗低，特別適用于、連續(xù)試驗(yàn)的場(chǎng)合。
文檔編號(hào)G01M9/00GK101639397SQ200910089289
公開(kāi)日2010年2月3日 申請(qǐng)日期2009年7月15日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月15日
發(fā)明者鞏萌萌, 張利珍, 明章鵬, 李運(yùn)澤, 浚 王 申請(qǐng)人:北京航空航天大學(xué)