用于热真空试验的热沉控温系统及控温方法技术方案

本发明专利技术公开了一种用于热真空试验的热沉的温度控制系统，主要包括制冷系统、载冷剂冷却器、载冷剂加热与温控系统、循环泵、载冷剂缓冲容器及热沉系统，载冷剂加热与温控系统包括分别用于主热沉加热和温度控制的载冷剂加热器与温度控制器和用于辅热沉加热和温度控制的载冷剂加热器和温度控制器，以通过它们对进入到热沉中的载冷剂温度进行控制。本发明专利技术也公开了温度控制方法。与现有技术相比，本发明专利技术能够对热沉温度进行定点调节，不需要红外电加热设备即可实现试验件的温度调节及控制，简化了系统，提高了控温精度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于空间环境模拟中的热试验
，具体涉及ー种用于热真空试验的热沉的温度控制系统及控温方法。
技术介绍
热真空试验是航天器所特有的试验，它是在规定的真空和热循环条件下验证航天器部组件、分系统和整个航天器满足规定要求的能力，从而暴露航天器在材料、エ艺和制造质量方面的潜在缺陷，评定工作性能，验证飞行性能的试验。在热真空试验中，需要将航天器部组件温度控制在规定的范围，检验其工作性能。因此，热真空试验设备除需要提供真空冷黑环境之外，还要求对试验件的温度进行控制。 我国现有的热真空试验环境模拟设备中，多采用液氮制冷或机械制冷提供低温环境，使用太阳模拟器、红外加热器、表面接触式电加热片等设备模拟卫星在轨所受到的外热流和温度变化，以实现对试验件的温度控制。外部调温措施中，太阳模拟器可研究太阳辐射在航天器上产生的光谱能量效应和热效应，没有引进近似和假设，模拟结果精度高、直观、可靠，然而其运行费用高，技术难度大，而且还要建造复杂的运动模拟器。此外，热真空试验没有对光谱的要求，因此较少使用太阳模拟器来模拟外部环境。红外加热器仅考虑热效应，能全面模拟外热流，其技术简单、制作容易、成本低、操作维护方便和经济性好，得到了广泛的应用，目前我国进行这种试验多数是在热沉冷黑背景下，试验件周围设置红外加热装置(红外加热笼和红外灯阵)，用红外加热器的热流达到调温的目的。但是这种方法不但会増加液氮消耗量，还要消耗大量的电能；并且使用红外加热器对试件适应性差，需要根据不同的试件设计不同的红外加热器，特别对形状复杂和尺寸较小试件，红外加热器设计会很困难。表面接触式电加热片是指在航天器的外蒙皮上粘贴具有一定电阻值的薄膜电加热片，在加热片表面涂上辐射率与卫星表面相同的涂层。由于加热片粘贴于卫星蒙皮上，改变了航天器表面的真实状态，从而改变了表面的热物理性能，导致一定的试验误差。热沉调温方法是指通过向热沉中通入温度和流量可控的介质，将热沉温度控制在规定的温度范围内，从而利用热沉温度的改变来实现试验件温度的升高、降低以及试验件的温度控制。该方法在试验中不需要电加热装置对试验件进行加热，具有经济性好、对试验件无遮挡、可加速降温和使用方便等优点。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术提出了ー种用于热真空试验的热沉的温度控制系统及控温方法。该控制系统通过利用导热油对两套热沉进行温度控制，提高了温度控制的精确性。为了实现上述目的，本专利技术采用了如下的技术方案用于热真空试验的热沉的温度控制系统，主要包括制冷系统、载冷剂冷却器、载冷剂加热与温控系统、循环泵、载冷剂缓冲容器及热沉系统，载冷剂加热与温控系统包括分别用于主热沉加热和温度控制的载冷剂加热与温度控制器和用于辅热沉加热和温度控制的载冷剂加热和温度控制器，制冷系统对载冷剂冷却器中的载冷剂进行冷却，载冷剂冷却器中经过冷却的载冷剂通过管道分别进入用于主热沉的载冷剂加热与温度控制器以及用于辅热沉的载冷剂加热与温度控制器，达到控制温度的两路载冷剂分别进入真空热试验容器中的主热沉和辅热沉以对它们进行冷却，之后两路载冷剂通过管路流回载冷剂冷却器完成ー个闭式循环，在循环管路中设置有循环泵以提供载冷剂循环动力，在循环管路中设置有载冷剂缓冲容器以减缓由于温度的变化带来的循环管路内压カ的变化。其中，制冷系统包括制冷机组以及进行冷却的冷却水。优选地，载冷剂加热与温控系统管路上设置有流量控制阀。优选地，用于主热沉加热和温度控制的载冷剂加热与温度控制器和用于辅热沉加 热和温度控制的载冷剂加热和温度控制器上设置有温度计。其中，载冷剂为浴油。ー种利用上述温度控制系统进行温度控制的方法，包括主热沉温度控制方法和辅热沉温度控制方法，主要包括以下步骤I)设定待测试件的目标温度、主热沉和辅热沉的初始目标温度；2)调整载冷剂温度和流量使主热沉温度和辅热沉温度达到初始目标温度；3)判断待测试件是否达到热平衡状态，如不满足热平衡条件，则进行适当时间延迟；4)判断待测试件是否达到目标温度，如达到目标温度，则本次调温结束；5)如果没有达到目标温度，则调整主热沉和辅热沉的目标温度值，并重复步骤2) 4)，使待测试件温度在热平衡状态下趋近并达到目标温度。进ー步地，该方法还包括通过调整载冷剂的温度和流量，以根据待测试件目标温度的变化要求，重复步骤2) 5)，完成新的调温过程。本专利技术的控温系统是在热沉中通入温度和流量可调的导热油，通过控制热沉温度来实现对试验件温度的控制技术。与现有的以红外加热设备来控制试验件温度的方法相比，本专利技术的调温热沉的控温系统和方法具有如下特点a)利用调温热沉控温技术，热沉温度定点可调，不需要红外电加热设备即可实现试验件的温度调节及控制，简化了系统，提高了控温精度；b)相对于红外设备控温技木，利用调温热沉控温技木，对待测试验件无遮挡，可加速试验件降温；c)热沉调温系统在一定温区内替代了液氮，提高了系统的可靠性和自动化控制水平。附图说明图I是本专利技术的用于热真空试验的热沉的温度控制系统的结构示意图。图2为本专利技术的用于热真空试验的热沉的温度控制系统的控制说明图。图3是本专利技术的用于热真空试验的热沉的温度控制方法流程图。具体实施例方式以下介绍的是作为本专利技术所述内容的具体实施方式，下面通过具体实施方式对本专利技术的所述内容作进ー步的阐明。当然，描述下列具体实施方式只为示例本专利技术的不同方面的内容，而不应理解为限制本专利技术范围。如图I所示，本专利技术的用于热真空试验的热沉的温度控制系统，主要包括制冷系统、载冷剂冷却器、载冷剂加热与温控系统、循环泵、载冷剂缓冲容器及热沉系统，载冷剂加热与温控系统包括分别用于主热沉加热和温度控制的载冷剂加热与温度控制器和用于辅热沉加热和温度控制的载冷剂加热和温度控制器，制冷系统对载冷剂冷却器中的载冷剂进行冷却，载冷剂冷却器中经过冷却的载冷剂通过管道分别进入用于主热沉的载冷剂加热与温度控制器和用于辅热沉的载冷剂加热与温度控制器，达到控制温度的两路载冷剂分别进入真空热试验容器中的主热沉和辅热沉以对它们进行冷却，之后两路载冷剂通过管路流回载冷剂冷却器完成ー个闭式循环，在循环管路中设置有循环泵以提供载冷剂循环动力，在循环管路中设置有载冷剂缓冲容器以减缓由于温度的变化带来的循环管路内压カ的变化。制冷系统包括制冷机组以及进行冷却的冷却水。优选地，载冷剂加热与温控系统管路上设置有流量控制阀。优选地，用于主热沉加热和温度控制的载冷剂加热与温度控制器和用于辅热沉加热和温度控制的载冷剂加热和温度控制器上设置有温度计。其中，本专利技术中使用的冷剂选用浴油，通过控制系统和内置循环泵，将满足温度要求的浴油通入热沉管路中，实现对热沉温度的控制。主辅热沉分别设置两路温度控制系统，使主辐热沉的温度可单独控制在不同的温度。本专利技术的系统能够在_70°C到+150°C的温度范围迅速地加热和制冷，对于放热和吸热反应都可以快速控制。加热制冷系统采用水冷型的压缩机制冷，通过高效换热器，提供系统所需的加热和制冷功率。通过智能多级温度控制达到高精度的温度控制效果。此外，该系统采用内部封闭循环通路，減少了浴油的氧化从而延长了浴油的使用寿命，防止了浴油蒸汽的泄露。热沉控温系统是ー个闭环反馈控制系统，其目的是使试验件温度精确维持在目标温度エ况下，控温的反馈点为试验件的温度，在本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于热真空试验的热沉的温度控制系统，主要包括制冷系统、载冷剂冷却器、载冷剂加热与温控系统、循环泵、载冷剂缓冲容器及热沉系统，载冷剂加热与温控系统包括分别用于主热沉加热和温度控制的载冷剂加热与温度控制器和用于辅热沉加热和温度控制的载冷剂加热和温度控制器，制冷系统对载冷剂冷却器中的载冷剂进行冷却，载冷剂冷却器中经过冷却的载冷剂通过管道分别进入用于主热沉的载冷剂加热与温度控制器以及用于辅热沉的载冷剂加热器与温度控制器，达到控制温度的两路载冷剂分别进入真空热试验容器中的主热沉和辅热沉以对它们进行冷却，之后两路载冷剂通过管路流回载冷剂冷却器完成一个闭式循环，在循环管路中设置有循环泵以提供载冷剂循环动力，在循环管路中设置有载冷剂缓冲容器以减缓由于温度的变化带来的循环管路内压力的变化。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：丁文静，刘敏，张磊，刘波涛，童华，刘然，何超，李高，李昂，付春雨，
申请(专利权)人：北京卫星环境工程研究所，
类型：发明
国别省市：