一种液氮蒸发制冷大流量全新风空气补偿系统技术方案

本申请属于实验室气候环境适应性分析与试验技术领域，特别涉及一种液氮蒸发制冷大流量全新风空气补偿系统。包括：箱体，液氮蒸发制冷模块，控制模块。所述箱体内部具有补偿风道；所述液氮蒸发制冷模块包括液氮换热器，以及与所述液氮换热器相适配的水冲霜装置和液氮排放装置；其中，所述补偿风道从进风口至出风口依次设置有滤网、补偿风机、所述液氮换热器以及风阀；所述控制模块用于实现对所述液氮蒸发制冷模块、所述补偿风机以及所述风阀的控制。本申请的液氮蒸发制冷大流量全新风空气补偿系统，能够应用于大型综合气候实验室极端低温下的民用飞机发动机的起动试验；还具有可靠性和安全性高、可控性好、配置灵活等优点。配置灵活等优点。配置灵活等优点。

【技术实现步骤摘要】
一种液氮蒸发制冷大流量全新风空气补偿系统


[0001]本申请属于实验室气候环境适应性分析与试验
，特别涉及一种液氮蒸发制冷大流量全新风空气补偿系统。

技术介绍

[0002]大型综合气候实验室可模拟极端低温、高温、湿热、降雪、太阳辐照、积冰冻雨、淋雨、冻雾等地球表面的气候环境，其尺寸可满足大型设备或整机的气候试验需求。在对飞机的所有测试项目中，发动机在极端气候条件下的启动和工作试验是最重要的考核项目之一。在飞机气候环境实验室封闭空间内进行极端低温下的飞机发动机起动试验，需要将飞机发动机的高温尾气排出实验室，这是通过发动机尾气排放系统实现的。同时需要向实验室内补充与发动机尾气排放系统排放量相当的低温空气，以保证实验室内空气质量不变或室内压力稳定，试验温度稳定，保证试验的安全，这是通过空气补偿系统实现的。
[0003]目前在世界范围内，具备进行各种实验室极端气候环境下的飞机整机的发动机开车试验仅有美国麦金利实验室和韩国ADD实验室。美国麦金利气候实验室的主环境室有效尺寸为宽76.2m，深61m，中间高度22.8m，附加一个18.3m
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26.0m的小环境室用于容纳超大型飞机如C
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5飞机的尾部，补充冷空气时制冷系统提供的冷量通过两级载冷剂贮存，一级载冷剂是氯化钙溶液，通过热交换把外部的空气除湿并把气体温度降至4.4℃，第二级是二氯甲烷，它可通过热交换把气体温度从4.4℃降至
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54℃，补充的热空气是通过天然气锅炉产生的蒸汽在热交换器中和空气进行热交换提供。韩国ADD实验室的试验空间为42m
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30m
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21m。配套的空气补偿系统流量为225kg/s，在
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18℃～+54℃范围内，每24小时储备的冷量可提供发动机持续运行30分钟的冷空气消耗，空气补偿系统的基本原理与麦金利实验室基本相同，都是采用蓄冷/蓄热技术的间接处理补偿空气。现有技术中还存在制冷效率以及配置灵活度较低、成本较高的问题。
[0004]因此，希望有一种技术方案来克服或至少减轻现有技术的至少一个上述缺陷。

技术实现思路

[0005]本申请的目的是提供了一种液氮蒸发制冷大流量全新风空气补偿系统，以解决现有技术存在的至少一个问题。
[0006]本申请的技术方案是：
[0007]一种液氮蒸发制冷大流量全新风空气补偿系统，包括：
[0008]箱体，所述箱体内部具有补偿风道；
[0009]液氮蒸发制冷模块，所述液氮蒸发制冷模块包括液氮换热器，以及与所述液氮换热器相适配的水冲霜装置和液氮排放装置；
[0010]其中，所述补偿风道从进风口至出风口依次设置有滤网、补偿风机、所述液氮换热器以及风阀；
[0011]控制模块，所述控制模块用于实现对所述液氮蒸发制冷模块、所述补偿风机以及
所述风阀的控制。
[0012]在本申请的至少一个实施例中，所述箱体采用150mm厚PIR聚氯酯保温板制作而成。
[0013]在本申请的至少一个实施例中，所述液氮换热器的进风侧以及出风侧的箱体上均设置有检修门，所述检修门采用150mm厚PIR聚氯酯保温板制作而成，且所述检修门的门框上设置有电伴热带。
[0014]在本申请的至少一个实施例中，所述液氮换热器为翅片管式换热器，包括316L不锈钢材质的换热管以及8011铝合金材质的翅片。
[0015]在本申请的至少一个实施例中，所述液氮换热器串联布置多台。
[0016]在本申请的至少一个实施例中，多台所述液氮换热器分别通过液氮进液管道与液氮槽车连接，所述液氮进液管道上设置有液氮开关阀以及液氮调节阀。
[0017]在本申请的至少一个实施例中，在多台串联布置的液氮换热器的迎风侧设置有一台除湿换热器，所述除湿换热器为变片距换热器，从迎风侧至背风侧翅片间距依次为20mm、16mm、9mm。
[0018]在本申请的至少一个实施例中，所述水冲霜装置包括集水箱、喷淋管道以及冲霜水排放管道，其中，
[0019]所述集水箱中具有常温水；
[0020]所述喷淋管道设置在所述液氮换热器的上方，一端与所述集水箱连接，所述喷淋管道上设置有电磁阀，并且其上开设有均匀分布的小孔，通过所述喷淋管道向所述液氮换热器喷淋常温水；
[0021]所述冲霜水排放管道与开设在所述补偿风道低处的箱体上的排水口连接。
[0022]在本申请的至少一个实施例中，所述液氮排放装置包括氮气收集管道以及氮气排放塔，所述液氮换热器流出的氮气经过所述氮气收集管道进入所述氮气排放塔，所述氮气排放塔底部设置有稀释风机，用于向所述氮气排气塔强制通风。
[0023]在本申请的至少一个实施例中，所述控制模块包括PLC控制器、皮托管、压差变送器、温度传感器、流量计以及上位机，其中，
[0024]所述皮托管设置在所述补偿风机的出风侧中心位置，用于配合所述差压变送器实现对风量的实时监测；
[0025]所述温度传感器设置在所述液氮换热器的出风侧，用于实现对空气温度的实时监测；
[0026]所述流量计安装在所述液氮进液管道上，用于实现对进入所述液氮换热器的液氮流量的实时监测；
[0027]所述PLC控制器用于获取所述皮托管、所述压差变送器、所述温度传感器以及所述流量计的信号，并实现对所述补偿风机、所述液氮开关阀、所述液氮调节阀、所述电磁阀、所述稀释风机以及所述风阀的控制；
[0028]所述上位机用于实现对试验过程参数的设置以及状态显示。
[0029]专利技术至少存在以下有益技术效果：
[0030]本申请的液氮蒸发制冷大流量全新风空气补偿系统：能够应用于大型综合气候实验室极端低温下的民用飞机发动机的起动试验，尤其可以满足发动机尾气排放系统排放量
较小的飞机发动机起动试验，可将最大50kg/s的室外空气直接冷却至
‑
50℃后送入实验室，以补偿在实验室极端低温环境下飞机发动机运行所排出的实验室内空气，保证试验条件和试验安全；还具有可靠性和安全性高、可控性好、配置灵活等优点。
附图说明
[0031]图1是本申请一个实施方式的液氮蒸发制冷大流量全新风空气补偿系统示意图；
[0032]图2是本申请一个实施方式的液氮蒸发制冷模块示意图。
[0033]其中：
[0034]1‑
箱体；2
‑
滤网；3
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补偿风机；4
‑
液氮换热器；5
‑
风阀；6
‑
氮气排放塔；7
‑
皮托管；8
‑
温度传感器。
具体实施方式
[0035]为使本申请实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施例本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种液氮蒸发制冷大流量全新风空气补偿系统，其特征在于，包括：箱体，所述箱体内部具有补偿风道；液氮蒸发制冷模块，所述液氮蒸发制冷模块包括液氮换热器，以及与所述液氮换热器相适配的水冲霜装置和液氮排放装置；其中，所述补偿风道从进风口至出风口依次设置有滤网、补偿风机、所述液氮换热器以及风阀；控制模块，所述控制模块用于实现对所述液氮蒸发制冷模块、所述补偿风机以及所述风阀的控制。2.根据权利要求1所述的液氮蒸发制冷大流量全新风空气补偿系统，其特征在于，所述箱体采用150mm厚PIR聚氯酯保温板制作而成。3.根据权利要求2所述的液氮蒸发制冷大流量全新风空气补偿系统，其特征在于，所述液氮换热器的进风侧以及出风侧的箱体上均设置有检修门，所述检修门采用150mm厚PIR聚氯酯保温板制作而成，且所述检修门的门框上设置有电伴热带。4.根据权利要求1所述的液氮蒸发制冷大流量全新风空气补偿系统，其特征在于，所述液氮换热器为翅片管式换热器，包括316L不锈钢材质的换热管以及8011铝合金材质的翅片。5.根据权利要求4所述的液氮蒸发制冷大流量全新风空气补偿系统，其特征在于，所述液氮换热器串联布置多台。6.根据权利要求5所述的液氮蒸发制冷大流量全新风空气补偿系统，其特征在于，多台所述液氮换热器分别通过液氮进液管道与液氮槽车连接，所述液氮进液管道上设置有液氮开关阀以及液氮调节阀。7.根据权利要求6所述的液氮蒸发制冷大流量全新风空气补偿系统，其特征在于，在多台串联布置的液氮换热器的迎风侧设置有一台除湿换热器，所述除湿换热器为变片距换热器，从迎风侧至背风侧翅片间...

【专利技术属性】
技术研发人员：马建军，王彬文，吴敬涛，都亚鹏，杜文辉，许天龙，吴学敏，姜亚军，
申请(专利权)人：中国飞机强度研究所，
类型：发明
国别省市：