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液氮高低温试验箱之高温调试试验

作者: 网络 编辑: 瑞凯仪器 来源: 网络 发布日期: 2019.12.19
    高温工况的考核从- 100℃的低温环境直接升温开始。在- 100℃条件下液氮高低温试验箱的液氮绝对压力约40kPa。满负荷21. 2kW开启附着于热沉的电加热,期间手动调节电加热功率以防止热沉温度过高(不超过1509℃) ,同时尽量实现大的升温速率使得空间温度尽快趋近于目标温度+ 100℃。

网盟彩票     开启电加热30min内,热沉从-94℃升温至389℃ ,空间由-92℃升温至-2℃,热沉升温速率为4.4℃/min,空间为2. 87℃/min。由于电加热器附着于热沉上,空间液态氮气依靠与热沉固体壁面的对流换热升温,因此任意时刻热沉温度高于空间温度,如图2及图3所示。

图2 升温过程

图3 升温过程

图4 100度

    由于浮升力的作用,热液态氮气向上流动,无论是热沉还是空间,即便在有风扇强迫对流的情况下,位于顶部和底部的温度也存在较大温差,对应17 :00、19 :00、21 :00、23 :00时刻的最大温差分别为58.3℃、27.8℃、12.67℃ 5.73℃。如前所述,热沉上共有12支温度计,但在同一高度上,热沉左右两侧的温度基本重合,因此在图2中给出同一高度上左右两侧的平均值以便使图表更加清晰。可见,热沉温度曲线分为两股,位于顶部的归为一股,位于底部的归为另一股,两者之间存在温度梯度。随着时间推移,舱体内加热量维持定值,该温度梯度逐渐减小,并趋于热平衡,舱内温度均匀性变好,上下两股曲线逐渐汇合,直至热沉所有温度稳定在105 ±3℃。
    空间温度的变化依靠与热沉的辐射及和试验箱体内液态氮气的对流换热获取热量,因此升温速率较热沉变化平缓,如图3所示。由于热气流上升,门封漏热以及风扇出风角度原因,温度曲线上升有所差异,空间各支曲线间存在较大温差,但随时间推移,温场趋于均匀,各曲线趋于重合。各温度测点间最大温差对应于16:00、18:00、22:00时分别为49. 279℃、8.41℃以及2.319℃。接近热平衡时,空间温度稳定于101土2℃。增强热沉内气体对流带来两个好处:一是提高升温速率,二是改善温场均匀性。
    图3中温度趋于稳定时后的局部放大如图4所示,图中方形标记实曲线为空间平均温度曲线,平衡态时空间温差在+2℃。,

网盟彩票     图5中上部曲线为计算热沉12支温度计得出的平均温度,下部曲线为空间中心平均温度。由图可清晰看出空间与热沉间的温差随时间的改变,平均温差在不断减小,达到平衡态时在2.229℃。

图5升温过程

    对空间门侧、中心、尾侧圆周上的各四支温度计进行平均得出舱内三个截面的平均温度,它们曲线变化趋势-致。如图6,第一阶段升温速率达到2.889℃/min,随后为1. 579℃/min,前两阶段升温迅速。达到目标温区时减小加热功率,同时由于热沉与空间温差减小,对流换热系数减小,空间升温速率趋于平缓。但相较于传统的高低温箱装置,升温速率达到0.659℃/min,接近目标温度的热平衡速率有了很大提升,大大缩短了达到热平衡所需的时间。

图6 升温工况

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