ZM系列熱真空環境試驗設備構成
發布時間:2019-05-07 21:28:17 | 人感興趣 | 評分:3 | 收藏:
ZM-800熱真空模擬設備是用于星載儀器作熱真空試驗。其空載真空度為2×10-4Pa,溫度范圍為50℃~- 50℃。依據對真空度的要求,選擇擴散泵一機械泵機組作為抽氣手段即可。真空室中,為得到50℃~- 50℃的溫度環境,設置了熱沉,其外壁繞加熱帶,以得到高溫。內壁盤上冷管,通入由氟里昂冷卻的酒精液體,可以得到-65℃的低溫。
(1)設備構成
設備主要由真空室、熱沉、抽氣系統及制冷系統構成。
①真空室。真空室簡體內徑800mm,長約1600mm,用6mm不銹鋼板卷制而成。簡體后部有酒精入口,中部有抽氣口。筒體上設有真空壓力表、針閥以及熱偶和電離規。除此之外,還有高頻引入法蘭及通電法蘭等。
臥式真空室端部有大門,法蘭厚26mm,寬45mm。以兩個固定鉸鏈與簡體相連,鉸鏈軸孔為腰形長孔,以便適應抽真空后,橡膠圈的變形量。大門預緊采用了三個手輪,通過絲桿一螺母機構給橡膠密封圈施加預緊力。機械泵開始抽氣后,借助于真空室內外壓差使大門密封。有時大門法蘭與密封圈之間還有間隙,但一抽氣,法蘭立刻合找。在設計大門密封圈時應注意,其突出高度應比標準密封設計高一點,以彌補大門法蘭加工誤差及變形。
真空室內壁應該拋光,以便清除表面氧化層及污物。氧化層為疏松結構,表面很大吸氣量就大,不利于抽氣。污物除吸附大量氣體外,蒸氣壓較高,也會直接影響真空度的獲得。
②熱沉。熱沉的功能是:在低溫狀態下,能完全吸收試驗物放出來的熱;在高溫狀態下,能將熱量傳給試驗物體。在高真空下,熱沉與試驗物之間為輻射換熱,故要求熱沉內壁涂黑。黑度愈大,輻射率愈大,換熱效果就愈好。可以用化學發黑或涂耐高溫涂料來實現。涂涂料時,應采取適當工藝,否則涂層會因受冷熱交變而脫落。熱沉外表面應該拋光,以減小輻射引起的冷損。同樣的理由,熱沉支承與簡體間應隔熱,進出液管與簡體連接應使用波紋管。
熱沉材料通常選用紫銅,導熱性好,易使熱沉溫度均勻。也有用不銹鋼材料的,容易發黑,可得到較高的黑度。但它導熱較差,短時間內可能造成熱沉壁溫度不均。
熱沉為圓筒形,外壁繞有加熱帶,內壁焊有冷液管,其示意圖如圖10-48所示。冷管材料為紫銅,而出口法蘭為不銹鋼,兩者之間不易焊接,故兩者之間應選擇一適當過渡管材,保證可焊性否則氣密性不易保障。
③真空抽氣機組。寞空系統原理如圖10-49所示。以K-400T擴散泵為主泵。經過擋板及高真空閥后的有效抽速為2600L/s。在真空室熱沉溫度為50℃而真空度為2×10-3Pa時,擴散泵能排走的平均氣體流量為2.6Pa·L/s,也就是說,試驗物及真空室內表面出氣所產生的流量為2. 6Pa·L/s時,能確保在2×10-3Pa下做試驗。
擴散泵以兩臺2X-30型機械泵為前級,在正常工作狀態下,用一臺機械泵做擴散泵的維持泵。在粗抽時,為縮短抽氣時間,可同時開動兩臺機械泵。兩臺機械泵還可以切換作擴散泵的前級泵。切換使用時,應注意將碟閥2先關閉,然后再切換,否則可使大氣進入擴散泵前級管道。由調試中發現,在機械泵切換的瞬間,前級管道上熱偶計指示幾乎到大氣狀態。這是由于電磁閥開啟后,還未來得及關閉其放氣孔所致。
④制冷系統。制冷系統采用復疊式氟里昂壓縮機組,其原理如圖10-50所示。級制冷采用F22工質,可得到-40℃溫度。第二級制冷采用F13工質,可得到- 80℃低溫。本設備試驗中,常用- 50℃,選擇酒精作冷媒即可。酒精易揮發,酒精箱密閉性要好。
制冷系統制冷過程是:由F22壓縮機出來的高溫高壓F22蒸氣,到冷凝器后,被冷凝成高壓液態冷劑,通過節流閥后,冷劑進一步降溫,同時使壓力由高壓變為低壓,并在蒸發器中蒸發,吸走被冷卻介質(即F-13)的熱量,使其降溫。低溫高壓的F13液體,經F13膨脹閥后,進一步降溫,同時壓力降低,流經酒精箱中的蒸發器后,吸收酒精熱量,使酒精降溫,其溫度可達-80℃。低溫酒精,通過酒精泵,打入熱沉中,使熱沉達到所需溫度。
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