本發(fā)明屬于航天器真空熱試驗(yàn)技術(shù)領(lǐng)域，具體而言，本發(fā)明涉及一種空間環(huán)模設(shè)備的放空優(yōu)化系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

當(dāng)前，空間環(huán)境模擬器用于模擬太空中的真空冷黑環(huán)境，通過(guò)液氮來(lái)模擬低溫環(huán)境，現(xiàn)有技術(shù)中的空間環(huán)境模擬器試驗(yàn)過(guò)程中在系統(tǒng)預(yù)冷階段、正常工作階段和回溫階段會(huì)向周?chē)h(huán)境排放液氮、低溫氮?dú)狻?/p>

如圖1所示，現(xiàn)有技術(shù)的空間環(huán)模設(shè)備，具有的低溫系統(tǒng)1在預(yù)冷階段，液氮通過(guò)液氮管道對(duì)液氮泵13、空間環(huán)模設(shè)備11和過(guò)冷器12進(jìn)行冷卻，冷卻后的殘留液氮和低溫氮?dú)馔ㄟ^(guò)預(yù)冷放空管道14排向大氣環(huán)境。

空間環(huán)模設(shè)備低溫系統(tǒng)1在穩(wěn)定工作階段，液氮在液氮泵13、空間環(huán)模設(shè)備11和過(guò)冷器12之間單相密閉循環(huán)，并無(wú)液氮排出。但為了將單相密閉循環(huán)中的高溫液氮溫度降低，過(guò)冷器12腔體中不斷有液氮汽化，汽化后的低溫氮?dú)馔ㄟ^(guò)過(guò)冷器放空管道15排向大氣環(huán)境。

在停機(jī)回溫階段，液氮泵13停止工作，需要將空間環(huán)模設(shè)備低溫系統(tǒng)1中的液氮通過(guò)預(yù)冷放空管道14排除系統(tǒng)。初期會(huì)排出大量的液氮和低溫氮?dú)狻?/p>

然而，現(xiàn)有的空間環(huán)模設(shè)備放空會(huì)產(chǎn)生大量的液氮和低溫氮?dú)?，該混合物排放時(shí)，環(huán)境中水蒸氣凝結(jié)成霧，影響周?chē)芤?jiàn)度,給周?chē)娜藛T和車(chē)輛帶來(lái)很大不便，在陰雨天氣時(shí)更為嚴(yán)重。特別是在一些項(xiàng)目中，放空區(qū)域靠近車(chē)庫(kù)和公路，嚴(yán)重影響交通或安全，因此，迫切需要一種能夠高效、安全、環(huán)保地處理上述放空混合物的放空優(yōu)化系統(tǒng)，以滿足用戶要求、提高產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)上述問(wèn)題，本發(fā)明的目的在于提供一種改進(jìn)的空間環(huán)模設(shè)備放空優(yōu)化系統(tǒng)，該放空優(yōu)化系統(tǒng)能夠?qū)⒖臻g環(huán)模設(shè)備放空的低溫液氮/氮?dú)馓崆盎販?，變成溫度接近常溫的氮?dú)?，再排向周?chē)h(huán)境，以減輕或消除放空的霧氣影響。

本發(fā)明的空間環(huán)模設(shè)備放空優(yōu)化系統(tǒng)，包括用于連接在空間環(huán)模設(shè)備放空管路上的回溫?fù)Q熱器和電加熱器，測(cè)溫裝置及控制器，在空間環(huán)模設(shè)備使用中排放的液氮和低溫氮?dú)庀冉?jīng)過(guò)回溫?fù)Q熱器，經(jīng)過(guò)時(shí)與周?chē)髿猸h(huán)境進(jìn)行換熱，溫度升高至接近常溫，接近常溫的氮?dú)饨?jīng)過(guò)電加熱器加熱進(jìn)一步升溫，測(cè)溫裝置對(duì)放空氮?dú)鉁囟冗M(jìn)行測(cè)量，控制器根據(jù)測(cè)溫裝置測(cè)量的溫度值控制電加熱器的輸出功率，使放空氮?dú)鉁囟雀哂诃h(huán)境的露點(diǎn)溫度，再排放到大氣環(huán)境中。

其中，回溫?fù)Q熱為空溫式汽化器或者水浴式換熱器等形式的換熱器。

其中，排氣溫度由電加熱器的輸出功率進(jìn)行控制。

其中，排放的液氮和低溫氮?dú)庠诮?jīng)過(guò)回溫?fù)Q熱器后溫度高于環(huán)境露點(diǎn)溫度，關(guān)閉電加熱器。

其中，回溫?fù)Q熱器的流阻不能超過(guò)0.01mpa。

其中，上述測(cè)溫裝置可以是接觸式溫度傳感器或非接觸式溫度傳感器。

具有上述放空優(yōu)化系統(tǒng)的空間環(huán)模設(shè)備，包括空間環(huán)模設(shè)備、過(guò)冷器、液氮泵、液氮貯存供應(yīng)系統(tǒng)和相應(yīng)的管道閥門(mén)，其特征在于，在空間環(huán)模設(shè)備放空管路上設(shè)置有上述放空優(yōu)化系統(tǒng)。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的放空優(yōu)化系統(tǒng)通過(guò)回溫?fù)Q熱器和電加熱器22，將空間環(huán)模設(shè)備低溫系統(tǒng)1試驗(yàn)過(guò)程中系統(tǒng)預(yù)冷階段、正常工作階段的液氮、低溫氮?dú)庠谙蛑車(chē)h(huán)境排放之前進(jìn)行回溫，防止放空產(chǎn)生霧氣，避免對(duì)周?chē)藛T和車(chē)輛造成影響。本發(fā)明還能夠通過(guò)調(diào)節(jié)電加熱器22的輸出功率，控制放空的效果。采用了本發(fā)明放空優(yōu)化系統(tǒng)2的空間環(huán)模設(shè)備低溫系統(tǒng)1，對(duì)周?chē)h(huán)境影響小，能夠適應(yīng)更多的現(xiàn)場(chǎng)條件，提升了產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力，從而消除放空霧氣，避免對(duì)周?chē)藛T和車(chē)輛造成影響。特別是在濕度大的天氣(如陰天、雨、雪天氣)，直接放空產(chǎn)生的霧氣相比于晴天更嚴(yán)重，在有些空間緊張的廠房，放空區(qū)域臨近道路，甚至靠近車(chē)庫(kù)出入口，放空產(chǎn)生的霧氣影響人員和車(chē)輛的視線，采用本發(fā)明放空優(yōu)化系統(tǒng)的空間環(huán)模設(shè)備低溫系統(tǒng)能有效保證人員車(chē)輛安全。

附圖說(shuō)明

圖1為現(xiàn)有技術(shù)中的空間環(huán)模設(shè)備低溫系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。

其中，1為空間環(huán)模設(shè)備低溫系統(tǒng)；11為空間環(huán)模設(shè)備；12為過(guò)冷器；13為液氮泵；14預(yù)冷放空管道；15過(guò)冷器放空管道。

圖2為本發(fā)明的改進(jìn)后的具有放空優(yōu)化系統(tǒng)的空間環(huán)模設(shè)備低溫系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。

其中，1為空間環(huán)模設(shè)備低溫系統(tǒng)；2為放空優(yōu)化系統(tǒng)；21為空溫式汽化器；22為電加熱器。

圖3為本發(fā)明的用于空間環(huán)境設(shè)備的放空優(yōu)化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

其中，2為放空優(yōu)化系統(tǒng)；21為空溫式汽化器；22為電加熱器。

圖4為空間環(huán)模設(shè)備低溫系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中的過(guò)冷器的結(jié)構(gòu)示意圖。

其中，121為過(guò)冷器腔體；122過(guò)冷器換熱器；123為過(guò)冷器補(bǔ)液管道。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明，這些具體實(shí)施方式僅僅是示意性的，并不旨在對(duì)本發(fā)明的保護(hù)范圍進(jìn)行任何限制。

參見(jiàn)圖2和圖3，圖2為采用了本發(fā)明的放空優(yōu)化系統(tǒng)2的空間環(huán)模設(shè)備低溫系統(tǒng)1的結(jié)構(gòu)示意圖，圖3為本發(fā)明的放空優(yōu)化系統(tǒng)2的局部放大結(jié)構(gòu)示意圖。其中，現(xiàn)有的空間環(huán)模設(shè)備低溫系統(tǒng)1內(nèi)部設(shè)置有空間環(huán)模設(shè)備11、過(guò)冷器12和液氮泵13，在試驗(yàn)過(guò)程中的預(yù)冷階段和穩(wěn)定運(yùn)行階段都會(huì)有液氮、低溫氮?dú)馀懦?。其中，放空?yōu)化系統(tǒng)2內(nèi)部設(shè)置有回溫?fù)Q熱器21和電加熱器22和溫度傳感器以及控制器，液氮和低溫氮?dú)饨?jīng)過(guò)防空優(yōu)化系統(tǒng)2時(shí)與周?chē)髿猸h(huán)境進(jìn)行換熱，溫度升高至接近常溫，接近常溫的氮?dú)饨?jīng)過(guò)電加熱器加熱進(jìn)一步升溫，測(cè)溫裝置對(duì)放空氮?dú)鉁囟冗M(jìn)行測(cè)量，控制器根據(jù)測(cè)溫裝置測(cè)量的溫度值控制電加熱器的輸出功率，使放空氮?dú)鉁囟雀哂诃h(huán)境的露點(diǎn)溫度，再排放到大氣環(huán)境中。

具體來(lái)說(shuō)，空間環(huán)模設(shè)備低溫系統(tǒng)1試驗(yàn)分為預(yù)冷階段、穩(wěn)定運(yùn)行階段和停機(jī)回溫階段。其中在預(yù)冷階段、穩(wěn)定運(yùn)行階段和停機(jī)回溫階段的初期都會(huì)有液氮和低溫氮?dú)庑枰趴?。在空間環(huán)模設(shè)備低溫系統(tǒng)1的預(yù)冷階段，預(yù)冷前空間環(huán)模設(shè)備11、過(guò)冷器12、液氮泵13以及相應(yīng)的管道閥門(mén)都為常溫，預(yù)冷開(kāi)始后液氮通入空間環(huán)模設(shè)備低溫系統(tǒng)1，依次冷卻液氮泵13、空間環(huán)模設(shè)備11、過(guò)冷器12以及相應(yīng)的管道，隨著設(shè)備和管道的冷卻，液氮不斷汽化，汽化的氮?dú)馔ㄟ^(guò)預(yù)冷放空管道14排出系統(tǒng)。在預(yù)冷初期排出的氮?dú)饨咏?，隨著系統(tǒng)的不斷冷卻，排出的氮?dú)鉁囟戎饾u降低，到預(yù)冷階段的后期，系統(tǒng)充滿液氮完全冷卻，此時(shí)排出的為液氮、氮?dú)鈨上嗷旌稀ｎA(yù)冷階段的液氮/氣氮在排向環(huán)境之前通過(guò)放空優(yōu)化系統(tǒng)2，通過(guò)回溫?fù)Q熱器21進(jìn)行先期回溫，再通過(guò)電加熱器22的啟停和輸出功率控制排氣溫度，減輕或消除放空水霧對(duì)周?chē)藛T和車(chē)輛的影響。過(guò)大會(huì)導(dǎo)致過(guò)冷器12腔體內(nèi)的壓力變大，從而過(guò)冷器12腔體內(nèi)液氮對(duì)應(yīng)的飽和壓力也升高，造成空間環(huán)模設(shè)備低溫系統(tǒng)1的系統(tǒng)溫度升高，影響系統(tǒng)的性能指標(biāo)。

此外，在空間環(huán)模設(shè)備低溫系統(tǒng)1的穩(wěn)定運(yùn)行階段，預(yù)冷前空間環(huán)模設(shè)備11、過(guò)冷器12、液氮泵13以及相應(yīng)的管道中都充滿液氮，預(yù)冷放空管道14關(guān)閉，啟動(dòng)液氮泵13，液氮在空間環(huán)模設(shè)備低溫系統(tǒng)1中單相密閉循環(huán)。經(jīng)過(guò)空間環(huán)模設(shè)備11的液氮吸收試驗(yàn)熱負(fù)荷后溫度升高，高溫液氮經(jīng)過(guò)過(guò)冷器12時(shí)溫度降低，液氮泵13將低溫液氮輸送至空間環(huán)模設(shè)備11中，提供液氮在空間環(huán)模設(shè)備低溫系統(tǒng)1中循環(huán)的動(dòng)力?？臻g環(huán)模設(shè)備低溫系統(tǒng)1穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)，過(guò)冷器12的過(guò)冷器放空管道15常開(kāi)，過(guò)冷器腔體121內(nèi)液氮的汽化后的低溫氮?dú)馔ㄟ^(guò)過(guò)冷器放空管道15排出，保證過(guò)冷器腔體121的液氮溫度維持在接近一個(gè)大氣壓下的飽和溫度。穩(wěn)定運(yùn)行階段過(guò)冷器12排出的低溫氮?dú)庠谂畔颦h(huán)境之前通過(guò)放空優(yōu)化系統(tǒng)2，通過(guò)回溫?fù)Q熱器21進(jìn)行先期回溫，再通過(guò)電加熱器22的啟停和輸出功率控制排氣溫度，減輕或消除放空水霧對(duì)周?chē)藛T和車(chē)輛的影響。

針對(duì)放空優(yōu)化系統(tǒng)2的流阻而言，不能超過(guò)0.01mpa。如圖4所示，過(guò)冷器12由過(guò)冷器腔體121、過(guò)冷器換熱器122和補(bǔ)液管道123組成，空間環(huán)模設(shè)備低溫系統(tǒng)1中循環(huán)的液氮通過(guò)過(guò)冷器換熱器122與過(guò)冷器腔體121換熱，使高溫液氮溫度降低繼續(xù)在空間環(huán)模設(shè)備低溫系統(tǒng)1中循環(huán)。過(guò)冷器腔體121通過(guò)過(guò)冷器放空管道15與外界環(huán)境連通，使過(guò)冷器腔體121中的壓力接近一個(gè)大氣壓，從而保證過(guò)冷器腔體121中的液氮溫度位置在接近一個(gè)大氣壓下的飽和溫度。過(guò)冷器腔體121內(nèi)的液氮不斷消耗，需要通過(guò)過(guò)冷器補(bǔ)液管道123進(jìn)行補(bǔ)液，保證過(guò)冷器腔體121內(nèi)的液氮維持在一定的液位。本發(fā)明中過(guò)冷器放空管道15通過(guò)放空優(yōu)化系統(tǒng)2與環(huán)境相通，要求放空優(yōu)化系統(tǒng)2的流阻不能過(guò)大，否則過(guò)冷器腔體121內(nèi)的壓力過(guò)高，就會(huì)造成過(guò)冷器腔體121內(nèi)的液氮溫度升高，影響空間環(huán)模設(shè)備低溫系統(tǒng)1的溫度指標(biāo)。

在停機(jī)回溫階段，液氮泵13停止工作，需要將空間環(huán)模設(shè)備低溫系統(tǒng)1中的液氮通過(guò)預(yù)冷放空管道14排除系統(tǒng)。初期會(huì)排出大量的液氮和低溫氮?dú)?，排出的液氮和低溫氮?dú)庠谂畔颦h(huán)境之前通過(guò)放空優(yōu)化系統(tǒng)2，通過(guò)回溫?fù)Q熱器21進(jìn)行先期回溫，再通過(guò)電加熱器22的啟停和輸出功率控制排氣溫度，減輕或消除放空水霧對(duì)周?chē)藛T和車(chē)輛的影響。

盡管上文對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式給予了詳細(xì)描述和說(shuō)明，但是應(yīng)該指明的是，我們可以依據(jù)本發(fā)明的構(gòu)想對(duì)上述實(shí)施方式進(jìn)行各種等效改變和修改，其所產(chǎn)生的功能作用仍未超出說(shuō)明書(shū)及附圖所涵蓋的精神時(shí)，均應(yīng)在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。