一种适用于多种温区的可拆卸液位式热负载测试系统技术方案

本发明专利技术提供了一种适用于多种温区的可拆卸液位式热负载测试系统，该测试系统包括外杜瓦、内杜瓦、待测支撑件、进液管、排气管、真空抽口、温度传感器和液位计，内杜瓦设置在外杜瓦的真空环境中，待测支撑件一端与外杜瓦连接，另一端与内杜瓦连接，进液管用于将液态制冷介质通过进液管输送到内杜瓦内，排气管用于将内杜瓦内的液态制冷介质蒸发产生的气体输送到外杜瓦外，液位计用于监测内杜瓦内的液态制冷介质的存液量。应用本发明专利技术的技术方案，以解决现有技术中热负载测试系统受限于系统自身重量、系统自身憋压、系统自身液位的影响导致测量精度较低，以及系统复杂、成本高、操作难度大、对测试温区和待测支撑件形状尺寸适用性差的技术问题。的技术问题。的技术问题。

【技术实现步骤摘要】
一种适用于多种温区的可拆卸液位式热负载测试系统


[0001]本专利技术涉及制冷与低温工程
，尤其涉及一种适用于多种温区的可拆卸液位式热负载测试系统。

技术介绍

[0002]液氮、液氧、液氦等低温液体具有很多常温工质不具备的特殊性质，在一些高科技领域如航空航天、液体燃料、超导体、磁悬浮、空间探测、生物医疗等具有不可替代的应用价值。然而低温液体的温度与常温环境通常相差100℃甚至200℃以上，因此低温系统必须具备极佳的绝热性能，否则低温液体就会吸热蒸发，造成损失。目前的低温系统普遍采用真空绝热方式，真空绝热结构具有极低的对流换热系数，因此来自支撑件的传导漏热通常是低温系统最主要的热负载来源，在进行低温系统设计时，必须要对支撑件的热负载情况进行充分的论证和测试。但是由于大多数材料在低温下会显示出与常温状态不一样的物理性质，支撑件的热负载测试系统必须具备低温条件，因此，测试系统的功能需求和设计难度大大提高，导致搭建支撑件热负载测试系统的成本显著上升。
[0003]目前，现有的热负载测试方案包括液氮称重法、氮气流量法以及建立在液氮称重法基础上的分置热补偿法。液氮称重法通过称重的方式测量低温热负载测试系统中液氮消耗的质量，再通过汽化潜热计算低温系统的漏热量，进而根据时间求出热负载；氮气流量法是将热负载测试系统中液氮受热蒸发产生的氮气导出，经过气体流量计测量产生氮气的流量，再通过液氮的汽化潜热计算出测试系统的热负载；热补偿法是将一个通过称重法已知热负载的分置式低温容器和可调加热片组合来代替待测的低温系统，先利用制冷机对待测系统制冷直至达到稳定工作温度，再用同一台制冷机对热负载已知的分置式低温容器制冷，同时用加热片对这个热负载已知的低温容器进行热补偿，直至该容器温度稳定在相同的工作温度，此时加热片的热补偿量与已知容器的热负载之和即为待测系统的热负载。
[0004]现有的热负载测试方法存在以下问题：液氮称重法仅能测试应用于液氮低温系统(
‑
196℃)的支撑件的热负载，而对应用于其他温区的支撑件不适用，而且其测量精度很大程度上受限于热负载测试系统自身的重量，系统自身重量越重，所需的称重设备量程越大，测试液氮消耗量的精度就越低；氮气流量法相较于液氮称重法而言不受热负载测试系统重量的限制，但气体流量不可避免地受到系统憋压的影响，只有压力达到稳定之后才能进行准确测量，这要求测试系统必须承受足够长的液体蒸发时间，不适用于测试体积较小的支撑件，也无法使用汽化潜热小的低温液体，另外对于热负载随液位变化的系统该方法无法测试高液位工况的热负载；热补偿法可以实现多温区的热负载测试，但该方法设备复杂，成本高，操作难度大，很难测试多种不同形状和尺寸的支撑件，而且其测试精度仍然受限于参考容器的称重法测量精度。

技术实现思路

[0005]本专利技术提供了一种适用于多种温区的可拆卸液位式热负载测试系统，能够解决现
有技术中热负载测试系统受限于系统自身重量、系统自身憋压、系统自身液位的影响导致测量精度较低，以及系统复杂、成本高、操作难度大、对测试温区和待测支撑件形状尺寸适用性差的技术问题。
[0006]本专利技术提供了一种适用于多种温区的可拆卸液位式热负载测试系统，热负载测试系统包括外杜瓦、内杜瓦、待测支撑件、进液管、排气管、真空抽口、温度传感器和液位计；
[0007]真空抽口设置在外杜瓦上，通过真空抽口对外杜瓦的内部抽真空形成真空环境，内杜瓦设置在外杜瓦的真空环境中，待测支撑件一端与外杜瓦连接，另一端与内杜瓦连接；
[0008]进液管和排气管穿过外杜瓦的侧壁与内杜瓦的内部连通，进液管用于将液态制冷介质通过进液管输送到内杜瓦内，排气管用于将内杜瓦内的液态制冷介质蒸发产生的气体输送到外杜瓦外，温度传感器和液位计设置在内杜瓦内，温度传感器用于监测内杜瓦内的温度，液位计用于监测内杜瓦内的液态制冷介质的存液量。
[0009]进一步地，外杜瓦包括壳体、正面法兰和背面法兰，壳体的两端具有开口，正面法兰和背面法兰分别与壳体的两端可拆卸地密封连接。
[0010]进一步地，壳体两端的开口的四周具有法兰安装面，法兰安装面上具有螺栓孔，正面法兰和背面法兰分别与壳体两端的法兰安装面通过螺栓孔进行螺栓连接。
[0011]进一步地，法兰安装面上还具有用于设置密封件的密封凹槽，通过密封件和密封凹槽的配合，将法兰安装面与正面法兰或背面法兰进行密封连接。
[0012]进一步地，进液管包括外杜瓦进液管和内杜瓦进液管，内杜瓦进液管密封固定在内杜瓦上且与内杜瓦的内部连通，外杜瓦的壳体上具有第一通孔，外杜瓦进液管穿过第一通孔后与第一通孔密封固定在一起，且与内杜瓦进液管可拆卸地密封连接。
[0013]进一步地，排气管包括外杜瓦排气管和内杜瓦排气管，内杜瓦排气管密封固定在内杜瓦上且与内杜瓦的内部连通，外杜瓦的壳体上具有第二通孔，外杜瓦排气管穿过第二通孔后与第二通孔密封固定在一起，且与内杜瓦排气管可拆卸地密封连接。
[0014]进一步地，外杜瓦进液管包括径管、套装在径管外的真空罩以及封头，径管的外壁面与真空罩的内壁面之间具有腔体，径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，第四端为开口端，封头为两端开口的柱体，且具有连接端和密封端，密封端具有螺纹，连接端插入第三通孔后套装在径管的第一端上，连接端的外壁面与第三通孔密封连接，连接端的内壁面与第一端的外壁面密封连接，径管的第二端穿过第一通孔与内杜瓦进液管可拆卸地密封连接，真空罩的第四端的外壁面与第一通孔密封固定在一起，以使腔体与外杜瓦内部的真空环境连通。
[0015]进一步地，热负载测试系统还包括多个第一航空插头和多个第二航空插头，多个第一航空插头设置在壳体上，多个第二航空插头设置在内杜瓦上，温度传感器和液位计通过第一航空插头和第二航空插头与外杜瓦外部的测控仪表连接。
[0016]进一步地，热负载测试系统还包括冷屏组件，冷屏组件包括冷屏本体、卡箍以及设置在冷屏本体上的多个冷屏挂钩，冷屏本体设置在外杜瓦与内杜瓦之间，多个冷屏挂钩通过卡箍固定在内杜瓦排气管上，用于将内杜瓦排气管内的冷量传递给冷屏本体。
[0017]进一步地，冷屏组件还包括绝热非金属材料的冷屏安装座，冷屏安装座一端与冷屏本体连接，另一端与内杜瓦连接，用于支撑冷屏本体不与内杜瓦直接接触。
[0018]应用本专利技术的技术方案，提供了一种适用于多种温区的可拆卸液位式热负载测试
系统，该热负载测试系统将待测支撑件与内杜瓦和外杜瓦连接，通过进液管向内杜瓦输送液态制冷介质，通过排气管将液态制冷介质蒸发产生的气体输送到外杜瓦外，利用温度传感器和液位计监测内杜瓦内的温度和液态制冷介质的存液量，通过一定时间内的存液量变化以及常压下该液态制冷介质的汽化潜热即可求出待测支撑件的平均热负载。该热负载测试系统不受系统自身重量和憋压工况的限制，适用于液化天然气、液氮、液氩、液氧、液氢、液氦等多种温区，测试结果更贴近实际情况，适用于多种形状尺寸的待测支撑件，且对于多种待测支撑本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种适用于多种温区的可拆卸液位式热负载测试系统，其特征在于，所述热负载测试系统包括外杜瓦(10)、内杜瓦(20)、待测支撑件(30)、进液管(40)、排气管(50)、真空抽口(60)、温度传感器和液位计；所述真空抽口(60)设置在所述外杜瓦(10)上，通过所述真空抽口(60)对所述外杜瓦(10)的内部抽真空形成真空环境，所述内杜瓦(20)设置在所述外杜瓦(10)的所述真空环境中，所述待测支撑件(30)一端与所述外杜瓦(10)连接，另一端与所述内杜瓦(20)连接；所述进液管(40)和所述排气管(50)穿过所述外杜瓦(10)的侧壁与所述内杜瓦(20)的内部连通，所述进液管(40)用于将液态制冷介质通过所述进液管(40)输送到所述内杜瓦(20)内，所述排气管(50)用于将所述内杜瓦(20)内的所述液态制冷介质蒸发产生的气体输送到所述外杜瓦(10)外，所述温度传感器和所述液位计设置在所述内杜瓦(20)内，所述温度传感器用于监测所述内杜瓦(20)内的温度，所述液位计用于监测所述内杜瓦(20)内的所述液态制冷介质的存液量。2.根据权利要求1所述的热负载测试系统，其特征在于，所述外杜瓦(10)包括壳体(11)、正面法兰(12)和背面法兰(13)，所述壳体(11)的两端具有开口，所述正面法兰(12)和所述背面法兰(13)分别与所述壳体(11)的两端可拆卸地密封连接。3.根据权利要求2所述的热负载测试系统，其特征在于，所述壳体(11)两端的所述开口的四周具有法兰安装面(111)，所述法兰安装面(111)上具有螺栓孔(111a)，所述正面法兰(12)和所述背面法兰(13)分别与所述壳体(11)两端的所述法兰安装面(111)通过所述螺栓孔(111a)进行螺栓连接。4.根据权利要求3所述的热负载测试系统，其特征在于，所述法兰安装面(111)上还具有用于设置密封件的密封凹槽，通过所述密封件和所述密封凹槽的配合，将所述法兰安装面(111)与所述正面法兰(12)或所述背面法兰(13)进行密封连接。5.根据权利要求4所述的热负载测试系统，其特征在于，所述进液管(40)包括外杜瓦进液管(41)和内杜瓦进液管(42)，所述内杜瓦进液管(42)密封固定在所述内杜瓦(20)上且与所述内杜瓦(20)的内部连通，所述外杜瓦(10)的壳体(11)上具有第一通孔，所述外杜瓦进液管(41)穿过所述第一通孔后与所述第一通孔密封固定在一起，且与所述内杜瓦进液管(42)可拆卸地密封连接。6.根据权利要求5所述的热负载测试系统，其特征在于，所述排气管(50)包括外杜瓦排气管(51)和内杜瓦排气管(52)，所述内杜瓦排气管(52)密封固定在所述内杜瓦(20)上且与所述内...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈慧星，毛凯，张艳清，吴纪潭，周伟，胡良辉，余笔超，
申请(专利权)人：中国航天科工飞航技术研究院中国航天海鹰机电技术研究院，
类型：发明
国别省市：