重力驱动两相流体回路寿命试验装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种重力驱动两相流体回路寿命试验装置，能够有效模拟重力驱动两相流体回路在寿命期间氨分解产生氮气和氢气的过程，以保证其在月球探测过程的可靠性；同时能够测试重力驱动两相流体回路在月夜运行期间，蒸发器与储液器温差的计算，判断该两相流体回路在寿命期间是否满足探测器热控的要求。具体包括蒸发器加热控温回路、储液器加热控温回路、蒸气管路加热控温回路、冷凝管路加热控温回路、冷凝管路冷却保护模块以及温度数据收集存储模块。

【技术实现步骤摘要】
重力驱动两相流体回路寿命试验装置
专利技术涉及一种寿命试验装置，具体涉及一种重力驱动两相流体回路寿命试验装置，属于航天器热控制

技术介绍
在月球(或行星)着陆探测活动中，由于月球表面昼夜温差大、探测器月夜期间无电能，为解决探测器月夜生存的难题，采用同位素核热源+重力驱动两相流体回路的热控设计方案，重力驱动两相流体回路的系统组成如图1所示，包括蒸发器31、蒸汽管路32、冷凝管路33、储液器34以及液体管路36等；其中储液器34通过液体管路36与蒸发器31相连，蒸发器31通过蒸汽管路32与冷凝管路33相连，冷凝管路33与储液器34相连；在所述液体管路36上设置有控制阀35。月昼期间，重力驱动两相流体回路不运行，蒸发器温度高达250℃～260℃，其内部氨分解产生不凝气体氮气和氢气；月夜期间，重力驱动两相流体回路运行，随着工质的循环流动，不凝气体逐渐聚集在储液器的气空间，形成分压力，导致氨在蒸发器中相变温度升高，重力驱动两相流体回路向探测器传递热量减小，不利于探测器的热控设计。为模拟寿命期间氨分解产生氮气和氢气的过程，需在地面开展寿命试验，验证两相流体回路是否满足在轨工作一年(12个月昼和12个月夜)的寿命要求，以及在寿命期间两相流体回路的传热性能是否满足设计要求。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供一种重力驱动两相流体回路寿命试验装置，采用该装置能够有效模拟重力驱动两相流体回路在寿命期间氨分解产生氮气和氢气的过程，以保证其在月球探测过程的可靠性。所述重力驱动两相流体回路包括蒸发器、蒸气管路、冷凝管路、储液器以及液体管路，其中储液器通过液体管路与蒸发器相连，蒸发器通过蒸气管路与冷凝管路相连，冷凝管路与储液器相连；在所述液体管路上设置有控制阀。该寿命试验装置包括蒸发器加热控温回路、储液器加热控温回路、蒸气管路加热控温回路、冷凝管路加热控温回路、冷凝管路冷却保护模块以及温度数据收集存储模块；所述蒸发器加热控温回路包括蒸发器电模拟热源、基础功率加热回路和温控回路；基础功率加热回路包括直流稳压电源A；温控回路包括直流稳压电源B、控温仪器A和温度反馈元件A；所述蒸发器电模拟热源套装在蒸发器内部，直流稳压电源A向蒸发器电模拟热源施加稳定的基础电功率；直流稳压电源B向蒸发器电模拟热源施加调峰电功率；所述温度反馈元件A粘贴在蒸发器中的丝网蒸发器上，用于检测蒸发器的温度，并将检测的温度值反馈给控温仪器A；所述控温仪器A用于设置蒸发器的目标温度，当温度反馈元件A反馈的温度高于控温仪器A设置的目标温度后，断开温控回路。所述储液器加热控温回路包括直流稳压电源C、薄膜电加热器B、控温仪器B和温度反馈元件B；其中直流稳压电源C向粘贴在储液器上的薄膜电加热器B输出电功率，对储液器进行加热；所述温度反馈元件B粘贴在储液器上，用于检测储液器的温度，并将检测的温度值反馈给控温仪器B；所述控温仪器B用于设置储液器的目标温度，当温度反馈元件B反馈的温度高于控温仪器B设置的目标温度后，断开储液器加热控温回路。所述冷凝管路加热控温回路和蒸气管路加热控温回路的组成与储液器加热控温回路的组成相同；其中冷凝管路加热控温回路中的薄膜电加热器粘贴在冷凝管路的一侧，用于对冷凝管路进行加热。在所述蒸发器加热控温回路中的基础功率加热回路、储液器加热控温回路和冷凝管路加热控温回路中均串联有熔断开关，所述熔断开关粘贴在储液器上，上述所有熔断开关的熔断限值相同，当储液器温度超过熔断开关的熔断限值后，相应的回路断开；所述冷凝管路冷却保护模块包括制冷机组、冷板、控温仪器E、温度反馈元件E和冷却工质管路；所述制冷机组对冷却工质进行制冷，制冷后的冷却工质通过冷却工质管路流向冷板；所述冷板粘贴在冷凝管路上未粘贴薄膜电加热器的一侧；温度反馈元件E粘贴在储液器上，用于检测储液器的温度，并将检测的温度值反馈给控温仪器E；所述控温仪器E用于设置储液器的目标温度。所述温度数据收集存储模块包括温度传感器、温度采集设备以及计算机；在所述蒸发器中的丝网蒸发器上以及储液器上各设置两个以上测温点，每个测温点处布置一个温度传感器；所述温度采集设备采集上述所有温度传感器的测试数据，并将采集的数据发送给计算机进行显示和存储。作为本专利技术的一种优选方式，设所述基础功率加热回路输出的基础功率为Q1，温控回路输出的调峰电功率为Q2，蒸发器维持其温度处于目标温度所需的热量Q，则有(Q-Q1)为5W至10W,(Q1+Q2-Q)小于等于5W。作为本专利技术的一种优选方式，所述蒸发器加热控温回路中蒸发器电模拟热源与蒸发器通过耐高温导热填料安装在一起。作为本专利技术的一种优选方式，该试验装置中的所有控温仪器均能够按照上限、下限以及区间进行温度的控制设置。作为本专利技术的一种优选方式，该试验装置中的所有温度反馈元件以及温度传感器采用热电偶或铂电阻。作为本专利技术的一种优选方式，所述温度数据收集存储模块中沿每根丝网蒸发器的高度方向均匀布置两个以上测温点，沿储液器的高度方向均匀布置两个以上测温点。作为本专利技术的一种优选方式，在丝网蒸发器的测温点上布置镍铬-镍硅K型热电偶，该热电偶的绝缘线采用耐高温的聚酰亚胺薄膜；在储液器的测温点上布置铜-康铜T型热电偶。有益效果：采用该试验装置能够有效模拟重力驱动两相流体回路在寿命期间氨分解产生氮气和氢气的过程，检测重力驱动两相流体回路在寿命期间是否有效，从而保证其在月球探测过程的可靠性。同时采用该试验装置能够测试重力驱动两相流体回路在月夜运行期间，蒸发器与储液器温差，判断该两相流体回路在寿命期间是否满足探测器热控的要求。附图说明图1为重力驱动两相流体回路的系统组成示意图；图2为重力驱动两相流体回路寿命试验装置示意图；图3为丝网蒸发器温度测点布局示意图；图4为储液器温度测点布局示意图。其中：1-蒸发器电模拟热源、2-直流稳压电源B、3-控温仪器A、4-温度反馈元件A、5-直流稳压电源A、6-熔断开关A、7-直流稳压电源C、8-薄膜电加热器B、9-控温仪器B、10-温度反馈元件B、11-熔断开关B、12-直流稳压电源D、13-薄膜电加热器C、14-控温仪器C、15-温度反馈元件C、16-熔断开关C、17-制冷机组、18-冷板、19-控温仪器E、20-温度反馈元件E、21-直流稳压电源E、22-薄膜电加热器D、23-控温仪器D、24-温度反馈元件D、25-温度采集设备、26-计算机、31-蒸发器、32-蒸气管路、33-冷凝管路、34-储液器、35-控制阀36-液体管路、37-丝网蒸发器具体实施方式下面结合附图并举实施例，对本专利技术进行详细描述。本实施例提供一种重力驱动两相流体回路寿命试验装置，该寿命试验装置的整体结构如图2所示，包括蒸发器加热控温回路、储液器加热控温回路、蒸气管路加热控温回路、冷凝管路加热控温回路、冷凝管路冷却保护模块以及温度数据收集存储模块。此外在进行寿命试验时，在重力驱动两相流体回路的蒸发器31、蒸气管路32、冷凝管路33、储液器34以及液体管路36外均包覆气凝胶等耐高温且不易燃的隔热材料。所述蒸发器加热控温回路中采用蒸发器电模拟热源1模拟同位素核热源，通过对其施加电功率发热为蒸发器31提供热源，蒸发器电模拟热源1能够承受300℃以上的高温。蒸发器电模拟热源1与蒸发器的结构匹配，套装在蒸本文档来自技高网...

【技术保护点】
重力驱动两相流体回路寿命试验装置，所述重力驱动两相流体回路包括蒸发器、蒸气管路、冷凝管路、储液器以及液体管路，其中储液器通过液体管路与蒸发器相连，蒸发器通过蒸气管路与冷凝管路相连，冷凝管路与储液器相连；在所述液体管路上设置有控制阀；其特征在于，该寿命试验装置包括蒸发器加热控温回路、储液器加热控温回路、蒸气管路加热控温回路、冷凝管路加热控温回路、冷凝管路冷却保护模块以及温度数据收集存储模块；所述蒸发器加热控温回路包括蒸发器电模拟热源、基础功率加热回路和温控回路；基础功率加热回路包括直流稳压电源A；温控回路包括直流稳压电源B、控温仪器A和温度反馈元件A；所述蒸发器电模拟热源套装在蒸发器内部，直流稳压电源A向蒸发器电模拟热源施加稳定的基础电功率；直流稳压电源B向蒸发器电模拟热源施加调峰电功率；所述温度反馈元件A粘贴在蒸发器中的丝网蒸发器上，用于检测蒸发器的温度，并将检测的温度值反馈给控温仪器A；所述控温仪器A用于设置蒸发器的目标温度，当温度反馈元件A反馈的温度高于控温仪器A设置的目标温度后，断开温控回路；所述储液器加热控温回路包括直流稳压电源C、薄膜电加热器B、控温仪器B和温度反馈元件B；其中直流稳压电源C向粘贴在储液器上的薄膜电加热器B输出电功率，对储液器进行加热；所述温度反馈元件B粘贴在储液器上，用于检测储液器的温度，并将检测的温度值反馈给控温仪器B；所述控温仪器B用于设置储液器的目标温度，当温度反馈元件B反馈的温度高于控温仪器B设置的目标温度后，断开储液器加热控温回路；所述冷凝管路加热控温回路和蒸气管路加热控温回路的组成与储液器加热控温回路的组成相同；其中冷凝管路加热控温回路中的薄膜电加热器粘贴在冷凝管路的一侧，用于对冷凝管路进行加热；在所述蒸发器加热控温回路中的基础功率加热回路、储液器加热控温回路和冷凝管路加热控温回路中均串联有熔断开关，所述熔断开关粘贴在储液器上，上述所有熔断开关的熔断限值相同，当储液器温度超过熔断开关的熔断限值后，相应的回路断开；所述冷凝管路冷却保护模块包括制冷机组、冷板、控温仪器E、温度反馈元件E和冷却工质管路；所述制冷机组对冷却工质进行制冷，制冷后的冷却工质通过冷却工质管路流向冷板；所述冷板粘贴在冷凝管路上未粘贴薄膜电加热器的一侧；温度反馈元件E粘贴在储液器上，用于检测储液器的温度，并将检测的温度值反馈给控温仪器E；所述控温仪器E用于设置储液器的目标温度；所述温度数据收集存储模块包括温度传感器、温度采集设备以及计算机；在所述蒸发器中的丝网蒸发器上以及储液器上各设置两个以上测温点，每个测温点处布置一个温度传感器；所述温度采集设备采集上述所有温度传感器的测试数据，并将采集的数据发送给计算机进行显示和存储。...

【技术特征摘要】
1.重力驱动两相流体回路寿命试验装置，所述重力驱动两相流体回路包括蒸发器、蒸气管路、冷凝管路、储液器以及液体管路，其中储液器通过液体管路与蒸发器相连，蒸发器通过蒸气管路与冷凝管路相连，冷凝管路与储液器相连；在所述液体管路上设置有控制阀；其特征在于，该寿命试验装置包括蒸发器加热控温回路、储液器加热控温回路、蒸气管路加热控温回路、冷凝管路加热控温回路、冷凝管路冷却保护模块以及温度数据收集存储模块；所述蒸发器加热控温回路包括蒸发器电模拟热源、基础功率加热回路和温控回路；基础功率加热回路包括直流稳压电源A；温控回路包括直流稳压电源B、控温仪器A和温度反馈元件A；所述蒸发器电模拟热源套装在蒸发器内部，直流稳压电源A向蒸发器电模拟热源施加稳定的基础电功率；直流稳压电源B向蒸发器电模拟热源施加调峰电功率；所述温度反馈元件A粘贴在蒸发器中的丝网蒸发器上，用于检测蒸发器的温度，并将检测的温度值反馈给控温仪器A；所述控温仪器A用于设置蒸发器的目标温度，当温度反馈元件A反馈的温度高于控温仪器A设置的目标温度后，断开温控回路；所述储液器加热控温回路包括直流稳压电源C、薄膜电加热器B、控温仪器B和温度反馈元件B；其中直流稳压电源C向粘贴在储液器上的薄膜电加热器B输出电功率，对储液器进行加热；所述温度反馈元件B粘贴在储液器上，用于检测储液器的温度，并将检测的温度值反馈给控温仪器B；所述控温仪器B用于设置储液器的目标温度，当温度反馈元件B反馈的温度高于控温仪器B设置的目标温度后，断开储液器加热控温回路；所述冷凝管路加热控温回路和蒸气管路加热控温回路的组成与储液器加热控温回路的组成相同；其中冷凝管路加热控温回路中的薄膜电加热器粘贴在冷凝管路的一侧，用于对冷凝管路进行加热；在所述蒸发器加热控温回路中的基础功率加热回路、储液器加热控温回路和冷凝管路加热控温回路中均串联有熔断开关，所述熔断开关粘贴在储液器上，上述所有熔断开关的熔断限值相同，当储液器温度超过熔断开关的熔断限...

【专利技术属性】
技术研发人员：王录，苗建印，张红星，李磊，刘自军，
申请(专利权)人：北京空间飞行器总体设计部，
类型：发明
国别省市：北京;11