• 
    

    
    

      99热精品在线国产_美女午夜性视频免费_国产精品国产高清国产av_av欧美777_自拍偷自拍亚洲精品老妇_亚洲熟女精品中文字幕_www日本黄色视频网_国产精品野战在线观看

      ?

      用于壓力傳感器校準(zhǔn)的高低溫試驗(yàn)箱設(shè)計(jì)

      2022-09-07 00:40:42黃其剛高炳濤梅紅偉
      宇航計(jì)測(cè)技術(shù) 2022年4期
      關(guān)鍵詞:試驗(yàn)箱高低溫制冷系統(tǒng)

      黃其剛,李 晶,白 天,高炳濤,梅紅偉

      (北京航天計(jì)量測(cè)試技術(shù)研究所,北京 100076)

      1 引 言

      壓力傳感器廣泛應(yīng)用于航天飛行器和運(yùn)載火箭的研制、生產(chǎn)、試驗(yàn)、飛行等多個(gè)環(huán)節(jié)。 其在航天各領(lǐng)域和各環(huán)節(jié)的應(yīng)用條件各不相同,應(yīng)用環(huán)境也越發(fā)復(fù)雜嚴(yán)苛,需要同時(shí)適應(yīng)地面以及空間的高低溫和振動(dòng)環(huán)境,其實(shí)際應(yīng)用環(huán)境呈現(xiàn)出寬溫區(qū)化,通常溫度范圍可達(dá)-120℃~500℃。 目前壓力傳感器的校準(zhǔn)忽略了實(shí)際應(yīng)用環(huán)境對(duì)傳感器輸出的影響,通常是在實(shí)驗(yàn)室常規(guī)環(huán)境下對(duì)其進(jìn)行校準(zhǔn)。 這顯然影響壓力參數(shù)實(shí)際測(cè)量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性,無法反映實(shí)際環(huán)境中的測(cè)壓性能。

      為了準(zhǔn)確獲得壓力傳感器在實(shí)際應(yīng)用環(huán)境下的輸出特性,滿足壓力傳感器在實(shí)際應(yīng)用環(huán)境條件下進(jìn)行校準(zhǔn)的需求,設(shè)計(jì)了一種用于壓力傳感器校準(zhǔn)的寬溫區(qū)高低溫試驗(yàn)箱,可模擬-120℃~500℃的溫度環(huán)境。

      2 高低溫試驗(yàn)箱

      2.1 總體方案

      高低溫試驗(yàn)箱的溫度范圍要求為-120℃~500℃,降溫速率不低于2℃/min,升溫速率不低于2.5℃/min,溫度偏差要求±2℃以內(nèi),溫度均勻度要求2℃以內(nèi),30 min 波動(dòng)度要求±0.5℃以內(nèi)。 由于壓力傳感器校準(zhǔn)時(shí)處于高低溫環(huán)境中,試驗(yàn)箱工作空間在滿足技術(shù)指標(biāo)要求的前提下,應(yīng)方便壓力傳感器的拆裝。 高低溫試驗(yàn)箱由溫度發(fā)生系統(tǒng)、循環(huán)風(fēng)道、工作空間等組成。 溫度發(fā)生系統(tǒng)由壓縮機(jī)、液氮罐、蒸發(fā)冷凝器、加熱管等組成。 循環(huán)風(fēng)道由風(fēng)門、溫度調(diào)和室、離心風(fēng)葉、風(fēng)管系統(tǒng)等組成。 溫度發(fā)生系統(tǒng)設(shè)置在高低溫試驗(yàn)箱左端,工作空間在右端,工作空間上下部分設(shè)計(jì)有通孔,便于外接設(shè)備的連接。 溫度發(fā)生系統(tǒng)和工作空間通過循環(huán)風(fēng)道連接,溫度發(fā)生系統(tǒng)產(chǎn)生高低溫后,通過風(fēng)道進(jìn)入溫度調(diào)和室,氣體在調(diào)和室內(nèi)進(jìn)行充分的冷熱交換并混合均勻后,再通過風(fēng)管系統(tǒng)經(jīng)由孔板吹入工作空間內(nèi),以達(dá)到試驗(yàn)箱工作空間內(nèi)溫度均勻性的要求,高低溫試驗(yàn)箱的總體構(gòu)成如圖1 所示。

      圖1 高低溫試驗(yàn)箱Fig.1 High and low temperature test chamber

      2.2 高低溫實(shí)現(xiàn)方式

      2.2.1 高溫實(shí)現(xiàn)方式

      高低溫試驗(yàn)箱要求產(chǎn)生的高溫溫度范圍為室溫~500℃,通過鱗片散熱式加熱管加熱來實(shí)現(xiàn)。 采用高精度熱電偶和鉑電阻溫度傳感器準(zhǔn)確反饋控制,使工作空間內(nèi)達(dá)到設(shè)置的溫度,且可通過控制加熱管的輸出功率調(diào)整升溫速率。

      綜合考慮高低溫試驗(yàn)箱工作空間容積、空氣的比熱容、試驗(yàn)箱工作空間周圍材質(zhì)的比熱容等因素,同時(shí)考慮到周圍環(huán)境的熱損耗及設(shè)備的熱效率等情況。 高低溫試驗(yàn)箱工作空間內(nèi)上升到設(shè)定溫度時(shí)所需要吸收的熱量按公式(1)計(jì)算。

      式中:Q——工作空間內(nèi)升溫需吸收的熱量,J;C——各物質(zhì)的比熱容,J/(kg·K);M——各物質(zhì)質(zhì)量,kg;ΔT——室溫到最高溫度的變化量,K。

      2.2.2 低溫實(shí)現(xiàn)方式

      高低溫試驗(yàn)箱要求產(chǎn)生的低溫溫度范圍為-120℃~室溫。 低溫的實(shí)現(xiàn)有兩種方式,一是采用壓縮機(jī)制冷,二是采用液氮配合加熱管進(jìn)行降溫。 單獨(dú)采用壓縮機(jī)制冷的方式降溫效率低,設(shè)備占用場(chǎng)地面積大,費(fèi)用成本高。 采用液氮配合加熱管降溫的方式降溫快,但是控制難度大,需通過加熱配合反饋達(dá)到溫度的穩(wěn)定控制。

      高低溫試驗(yàn)箱在不同的溫度區(qū)間內(nèi),分別采用壓縮機(jī)和液氮兩種方式進(jìn)行制冷降溫:-120℃~-70℃溫區(qū)通過液氮制冷的方式,達(dá)到快速降溫的目的。 室溫~-70℃溫區(qū)通過一套二元復(fù)式壓縮機(jī)制冷系統(tǒng)實(shí)現(xiàn),該制冷系統(tǒng)包括高溫段制冷循環(huán)、低溫段制冷循環(huán)和蒸發(fā)冷凝器。 制冷系統(tǒng)中采用雙級(jí)多路主旁路管路連接,由智能控制系統(tǒng)根據(jù)不同的工作狀況,通過管路中的閥門自適應(yīng)選擇啟用哪一路管路,自動(dòng)調(diào)節(jié)制冷量。 蒸發(fā)冷凝器實(shí)現(xiàn)高低溫試驗(yàn)箱內(nèi)管路系統(tǒng)中的熱量交換,以吸收系統(tǒng)內(nèi)熱量,使溫度降低。

      綜合考慮高低溫試驗(yàn)箱工作空間體積大小,壓力傳感器連接工裝大小、材質(zhì)、發(fā)熱量和溫變速率等因素,在可實(shí)現(xiàn)制冷要求所需的制冷功率的基礎(chǔ)上,預(yù)留10%的制冷量來應(yīng)對(duì)實(shí)際測(cè)試中不可預(yù)測(cè)的指標(biāo)變化,以此確定室溫~-70℃區(qū)間采用的制冷系統(tǒng)功率。 高低溫試驗(yàn)箱工作空間內(nèi)要達(dá)到所設(shè)定的溫度時(shí),需要釋放的熱量按公式(2)計(jì)算。

      式中:Q——工作空間內(nèi)降溫需釋放的熱量,J;ΔT′——室溫到-70℃時(shí)溫度的變化量,K。

      工作空間內(nèi)要達(dá)到要求的溫度所需熱量包括工作空間不銹鋼材料吸收或釋放的熱量、工裝吸收或釋放的熱量、空氣吸收或釋放的熱量等,升溫所用的加熱器和降溫所用的制冷系統(tǒng)的功率按公式(3)計(jì)算。

      式中:P——加熱器或制冷系統(tǒng)功率,W;Q——工作空間內(nèi)吸收或釋放的熱量,J;t——工作空間內(nèi)升溫或降溫的時(shí)間,h。

      根據(jù)公式(3)可計(jì)算出加熱器和制冷系統(tǒng)正常工作所需要的功率,據(jù)此選用符合要求的加熱器和壓縮機(jī)。

      2.3 高溫和低溫系統(tǒng)兼容設(shè)計(jì)

      高低溫試驗(yàn)箱的高溫可能會(huì)對(duì)低溫制冷系統(tǒng)的元器件造成損壞,試驗(yàn)箱的低溫可能會(huì)對(duì)加熱系統(tǒng)的元器件產(chǎn)生影響,造成系統(tǒng)元器件的損壞。 如何防止試驗(yàn)箱中高溫和低溫系統(tǒng)之間的相互影響,是高低溫試驗(yàn)箱在一個(gè)工作空間內(nèi)實(shí)現(xiàn)高低溫的關(guān)鍵。 此高低溫試驗(yàn)箱采用通道隔離的設(shè)計(jì)方式,解決了高溫和低溫系統(tǒng)不兼容的問題。

      高低溫試驗(yàn)箱需要產(chǎn)生高溫環(huán)境時(shí),通過隔離和抽離兩種方式對(duì)低溫制冷系統(tǒng)進(jìn)行保護(hù);需要產(chǎn)生低溫環(huán)境時(shí),將加熱系統(tǒng)隔離。 當(dāng)設(shè)置溫度高于室溫時(shí),加熱系統(tǒng)開始工作,控制系統(tǒng)關(guān)閉低溫風(fēng)門出口,將蒸發(fā)器獨(dú)立隔離起來,使高溫氣體進(jìn)入工作空間,而不進(jìn)入制冷系統(tǒng)。 在工作空間內(nèi)溫度加熱到180℃時(shí),抽離壓縮機(jī)油和冷媒,防止揮發(fā)變質(zhì)。 當(dāng)設(shè)置溫度低于室溫時(shí),制冷系統(tǒng)開始工作,控制系統(tǒng)關(guān)閉高溫風(fēng)門出口,將加熱系統(tǒng)隔離起來。 系統(tǒng)在升溫工作和降溫工作時(shí),循環(huán)風(fēng)道的工作方式如圖2 所示。

      圖2 循環(huán)風(fēng)道工作方式Fig.2 Working mode of circulating air duct

      2.4 控制系統(tǒng)

      高低溫試驗(yàn)箱采用PID 自適應(yīng)算法及熱氣旁通技術(shù)進(jìn)行控制。 控制系統(tǒng)由高精度熱電偶和鉑電阻溫度傳感器、控制面板和電氣設(shè)備等構(gòu)成。 加熱時(shí)通過控制加熱絲的輸出功率來控制試驗(yàn)箱工作空間內(nèi)升溫的速率。 在接近預(yù)先設(shè)置的溫度點(diǎn)時(shí),采用點(diǎn)控方式間斷輸出加熱量,盡量避免溫度滯后現(xiàn)象,提高溫度控制的準(zhǔn)確度。

      低溫制冷系統(tǒng)包括高溫段和低溫段制冷循環(huán)、蒸發(fā)冷凝器和雙級(jí)多路主旁路管路。 蒸發(fā)冷凝器實(shí)現(xiàn)熱量交換。 溫度控制系統(tǒng)通過控制主旁路中串接的毛細(xì)管節(jié)流閥的關(guān)閉和開啟,以控制流量大小,實(shí)現(xiàn)溫度調(diào)節(jié)的目的。

      高低溫試驗(yàn)箱工作時(shí),首先設(shè)置壓力傳感器校準(zhǔn)時(shí)所需的溫度,然后控制系統(tǒng)通過設(shè)置的溫度判斷加熱或制冷,同時(shí)控制加熱和制冷風(fēng)道的關(guān)閉和開啟。 當(dāng)溫度達(dá)到預(yù)先設(shè)置的溫度后,控制系統(tǒng)控制加熱或制冷系統(tǒng)停止工作。 在溫度保持期間反饋的溫度超出設(shè)置溫度的偏差范圍時(shí),加熱或制冷系統(tǒng)重新啟動(dòng)開始工作。 如此循環(huán),使工作空間內(nèi)保持設(shè)置的溫度,如圖3 所示。

      圖3 高低溫試驗(yàn)箱控制系統(tǒng)控制流程圖Fig.3 Control flow chart of control system of high and low temperature test chamber

      3 試驗(yàn)驗(yàn)證

      依據(jù)《JJF1101-2019 環(huán)境試驗(yàn)設(shè)備溫度、濕度參數(shù)校準(zhǔn)規(guī)范》中相應(yīng)的校準(zhǔn)要求,對(duì)高低溫試驗(yàn)箱的技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行測(cè)試。 選?。?20℃、80℃、500℃三個(gè)溫度點(diǎn),在高低溫試驗(yàn)箱工作空間內(nèi)選取9 個(gè)點(diǎn)位進(jìn)行測(cè)試,分別在距離工作空間的上表面約30 mm處(上層)選4 個(gè)點(diǎn),工作空間中心位置(中層)選1個(gè)點(diǎn),距離工作空間的下表面約30 mm 處(下層)選4 個(gè)點(diǎn)。 測(cè)試時(shí),各個(gè)點(diǎn)位每間隔2 min 記錄一次溫度數(shù)據(jù),每個(gè)點(diǎn)位測(cè)試15 次,測(cè)試完成后,按照校準(zhǔn)規(guī)范中的要求,分別計(jì)算三個(gè)溫度點(diǎn)的溫度偏差、均勻度和30 min 波動(dòng)度。 高低溫試驗(yàn)箱工作空間內(nèi)測(cè)試點(diǎn)位置如圖4 所示。

      圖4 高低溫試驗(yàn)箱測(cè)試點(diǎn)位置圖Fig.4 Location maps of test points in high and low temperature test chamber

      按照上述溫度點(diǎn)和測(cè)試位置要求,對(duì)高低溫試驗(yàn)箱進(jìn)行了測(cè)試,高低溫試驗(yàn)箱技術(shù)指標(biāo)要求與測(cè)試結(jié)果數(shù)據(jù)對(duì)照如表1 所示。

      表1 技術(shù)指標(biāo)要求與測(cè)試結(jié)果數(shù)據(jù)對(duì)照Tab.1 Comparison table between technical index requirements and test results data (℃)

      由表1 可知,高低溫試驗(yàn)箱的溫度偏差、均勻度、30 min 波動(dòng)度測(cè)試結(jié)果滿足設(shè)計(jì)指標(biāo)要求,可以作為壓力傳感器在高低溫環(huán)境條件下校準(zhǔn)時(shí)的溫度環(huán)境模擬專用設(shè)備。

      4 結(jié)束語

      一體式高低溫試驗(yàn)箱通過自動(dòng)控制系統(tǒng)控制風(fēng)門的關(guān)閉和開啟,使加熱和制冷系統(tǒng)在工作時(shí)相互隔離,解決了加熱和低溫制冷系統(tǒng)不兼容的問題。 對(duì)高低溫試驗(yàn)箱的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行了測(cè)試,結(jié)果表明設(shè)計(jì)的高低溫試驗(yàn)箱符合技術(shù)指標(biāo)要求,可以滿足壓力傳感器在-120℃~500℃溫度環(huán)境條件下的校準(zhǔn)要求。

      猜你喜歡
      試驗(yàn)箱高低溫制冷系統(tǒng)
      環(huán)境試驗(yàn)箱溫度偏差分析及修正探討
      R290/R170單級(jí)壓縮回?zé)嶂评湎到y(tǒng)模擬研究
      淺談基質(zhì)瀝青四組分組成對(duì)SBS改性瀝青高低溫性能影響
      石油瀝青(2019年6期)2020-01-16 08:56:56
      分體對(duì)開式高低溫發(fā)生裝置研究
      應(yīng)答器高低溫動(dòng)態(tài)測(cè)試系統(tǒng)設(shè)計(jì)
      奧迪A6L車制冷系統(tǒng)工作異常
      錳基正極材料混合鋰離子電池高低溫性能研究
      國(guó)家客車質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心新引進(jìn)氙燈耐候試驗(yàn)箱
      重慶永生再度新推技術(shù)領(lǐng)先的“綜合藥品穩(wěn)定性試驗(yàn)箱”
      SHH系列藥品強(qiáng)光照射試驗(yàn)箱
      邢台市| 双牌县| 木兰县| 怀宁县| 靖宇县| 柯坪县| 长子县| 高要市| 汾西县| 翁源县| 山丹县| 怀安县| 花垣县| 黔江区| 洪江市| 井研县| 滁州市| 金坛市| 兴安县| 利津县| 礼泉县| 湟源县| 苍山县| 南宫市| 额济纳旗| 于都县| 西平县| 麟游县| 色达县| 安康市| 锡林浩特市| 楚雄市| 普定县| 萨迦县| 工布江达县| 沁水县| 阿合奇县| 永登县| 雷波县| 建平县| 玛多县|