高精度梯度控温系统应用研究

为满足某型号航天产品热真空试验中梯度控温需求,设计了一套高精度梯度控温系统.系统由热沉、加热器及配套的控温系统等组成,可实现载荷等产品梯度控温需求,控温精度可达±0.2℃.本文介绍了该系统控温结构的设计、温控结构框架、PID控温原理.采用该系统对产品分区进行梯度控温试验,试验中系统运行稳定可靠,结果表明该系统满足产品分...     

智能温控技术在航天器部件常压高低温试验中的应用

在航天器部件常压热试验中,当试验间环境温度变化时,就会引起部件关键部位不能正常运行。通过对转移机构进行热计算与控温系统的热设计,采用PID控制方式实现了在常压高低温试验中对产品关键部位的智能热控,满足了产品控温精度要求。最后介绍了智能热控技术在常压高低温试验工况中的应用,对后续型号实验具有借鉴和指导意义。     

半导体精密控温技术在航天器包装容器的应用

目的 对某型号航天器包装容器进行温控系统设计,以达到航天器高精度控温的要求.方法 对总体保温布局进行设计,优化被动保温结构,采用半导体控温方式,利用Ansys Workbench进行稳态和瞬态热力学分析.通过试验测试,验证保温结构设计和热力学分析结果的合理性.结果 在外部施加热源温度36℃和0℃情况下,随着热源区域的远离,包装容器内部的温度也趋于平稳,内部装载产品区域温度基本能维持在20.99～22.662℃.实际试验结果显示箱内温度变化不大于±1℃,比传统的空调控温精度高出70％左右.结论 通过优化箱体的被动保温结构,采用半导体精密控温,可以满足未来航天器小型化、高精度运输要求.     

6 W@90 K星载斯特林制冷机的热环境适应性

针对某空间任务要求,分析了热试验温度取值.基于1台6 W@90 K星载斯特林制冷机,开展了常压热循环和热真空试验研究,得到了制冷机在不同温区下的制冷性能参数.从6个方面对比分析了两个试验中性能参数的变化,最后得出:环境温度对6 w制冷机性能影响较大,从50 ℃到-20℃温区,制冷温度为90 K时,冷量增大约1.4 W,功耗减小约17 W;在50至-20℃温区内,制冷机未发生结构热变形失效.该6 W型制冷机在合理设计辅助散热(卫星总体热控调节)之后,可满足空间应用时-20℃-40 ℃温区热环境适应性;压缩机和膨胀机通过良导热体连接散热,可平衡温差,便于控温.     

一种用于空间环境模拟设备的新型气氮循环调温系统

简述了气氮调温系统的特点及国内外应用情况,设计了一种新型气氮调温系统。介绍了该调温系统的原理、特点及流程主要组成部分,对流程的热负荷、降温速率和LN2消耗量等进行了分析计算,并对系统进行了测试。测试结果显示,热沉可在-175～+150℃较宽温区连续控温,在-175～25℃区间的降温速率为2～4℃/min,-150～+150℃温区内温度均匀性±5℃。新型气氮调温系统流程简洁,造价低廉,可满足多种空间环境模拟的试验需求,有一定应用前景,并对该调温系统提出了进一步改进的思路。     

深空探测器真空热环境模拟试验系统

空间环境模拟试验主要用于模拟太空的冷黑环境、真空环境及太阳辐射环境,通过热试验验证航天器温控、结构设计的合理性。深空探测器真空热环境模拟系统有效空间为Φ3.35m×5m,设备主要包括真空容器、热沉、氮系统、真空抽气系统、外热流系统、环境监控系统、测控系统等,试验极限真空度3.2×10~(-5)Pa,热沉平均温度≤85K,温度均匀性可达3.5K。系统已完成多次整星试验,系统各项指标均优于设计指标要求。     

气氮调温热沉系统设计

我国空间环境模拟试验中,多采用表面温度低于-173℃的热沉在地面模拟空间冷黑环境,与太空-270℃真实冷黑环境相比,模拟误差可控制在1%左右。随着我国深空探测的发展,特别是火星探测任务的提出,使用传统的液氮单相密闭循环制冷热沉达不到火星地表温度-123～27℃,无法满足火星探测模拟试验需求,采用调温热沉技术可解决此问题。介绍了气氮调节热沉温度的工作原理与系统主要组成部件的结构型式,对系统关键参数进行了分析计算,并完成了试验验证。     

航天器真空热试验的负压过冷系统设计

航天器外部组件(如太阳电池阵)进行热真空试验时,其表面温度需降至-170℃,一般的空间环境模拟器配备的液氮及热沉系统很难将试验件冷却至-170℃,为进一步降低试验温度,研制一种负压过冷系统。系统由过冷器、加热系统、压力控制系统和管路连接系统组成,利用液氮在真空环境中具有更低饱和温度的特性以获得比常规液氮系统更低的液氮温度。设计了负压过冷系统,搭建了工程样机,并且进行了调试试验。试验验证结果表明,过冷器出口温度低于-200℃,针对-170℃温区的试验,可缩短试验周期40%。     

ZM4300光学遥感器空间环境模拟试验设备新技术

ZM4300光学遥感器空间环境模拟试验设备为了满足对温度、真空度、污染量、振动及多种试验模式的要求,采用了一些新技术措施,包括:多种试验模式、污染综合控制技术、大尺寸热沉精确控温和高温度均匀性、热沉兼具液氮制冷和乙醇制冷(机械制冷)模式、多种液氮流程运行模式、卸载隔振设置等。     

鱼骨式热沉调温系统的数值模拟与试验研究

为了降低空间环境模拟设备的投资成本,从数值模拟与试验研究两个方面研究鱼骨式热沉在-130-+ 150℃可调范围内的温度均匀性.数值计算中,对热沉管及翅片整体结构进行了结构化网格划分,得到瞬态温度场随时间的变化及稳态时热沉不同控制点温度分布结果.研究结果发现,高温调温时,热沉温度均匀性均数值计算与试验结果相差1.176 ...     

双马来酰亚胺工艺改性及性能

采用脂肪族双马来酰亚胺(HMDA-BMI)对4,4’-二苯甲烷型双马来酰亚胺(BDM)进行工艺改性,得到了一种低黏度、流动性好的基体树脂。当HMDA-BMI与BDM的摩尔比为1: 1时,黏度-温度曲线表明改性体系黏度可降低至0.50 Pa·s左右,低黏度平台的温度区间为85~175℃之间;黏度-时间曲线表明改性体系合适的充模温度为130~145℃,获得的改性基体树脂适合RTM成型工艺;通过DSC曲线确定了改性基体树脂固化工艺为160℃×2 h＋180℃×2 h＋200℃×2 h＋230℃×4 h;FTIR表明改性体系按照此工艺可以固化完全;DMA曲线和TG曲线分析结果表明改性体系的耐热性基本保持不变;共聚改性体系的拉伸强度和弯曲强度分别为80.1 MPa和116 MPa。      

-196—+100℃高低温摄像装置低温性能实验研究

设计和研制了面向-196℃到+100℃全温区高低温工作环境的紧凑型摄像监视系统,采用真空绝热、热桥阻断和主动加热或冷却等绝热保温措施,实现了系统在目标温度范围内正常工作。当外部环境为低温工况时,在设备自身产热的基础上,调节内部电加热膜片进行热量补偿;当外部为高温工况时,通过持续进出的常温干燥氮气冷却摄像核心器件。两者可连续切换。对所设计的高低温摄像系统进行了漏热理论计算并对其实际耐高低温性能进行实验研究,结果表明该系统可胜任-196—+100℃高低温工作任务,内部感光器件表面的实际温度可控制在-30—+50℃之间。     

防护热板法导热仪的温度控制

导热仪的温度测量和控制水平不高是导致测量结果产生偏差的重要原因。防护热板导热仪具有较大的热惯性,需要被控制温度的单元多,彼此有热传递作用,形成非线性的相互干扰,如果控制参数的整定不合适,系统各个单元的温度就会随时间波动。在国产精密工业温度计、测温仪、直流电源,LabVIEW虚拟PID控制器构成的导热仪温控系统上,分段优化整定导热仪系统PID控制参数,并研究了导热仪各部件温度控制顺序对整体控温效果的影响。实验结果表明在常温至400℃的范围,导热仪各个单元的温度被长时间稳定控制在±0.01℃以内,此参数整定方法可满足高精度防护热板导热仪的技术要求。     

Passive low temperature thermostat with millikelvin temperature stability for space applications

Due to limited energy availability energy saving methods are important in space. In cold experiments there are devices, such as detectors, which must be kept at a stable temperature: the use of active temperature controllers actually requires dissipation of energy. On the contrary, advantage can be taken of the self-stabilization effect on temperature, during melting of a pure substance at its triple point. Selecting a suitable ratio between the heat of melting of the mass of the substance and the heat exchange requirement with this heat sink, a melting plateau can be maintained for the time required (even weeks or months), keeping temperature stable within a millikelvin without any specific energy supply. In special cases, such as very long missions or stringent weight/volume requirements, when the total energy exchange overcomes the total available heat of melting, plateau conditions can be restored as many times as required and in a short time, with a sensible use of stray heat flows already available in the vehicle. The passive low temperature thermostat is a special application of a well established technique for realizing precise temperature reference points developed in the last decade. Several fixed temperatures between 14 and 90 K can be realized.     

一种新型高温热电偶性能测试系统的研制

热电偶在高温使用时容易受到材料相容性、氧化等多种因素的影响,产生显著的不均匀性,需要对其进行性能测试,以进一步判断其测温准确度。研制了一种新结构的高温管式炉,控温热电偶布置方式有利于提高恒温段温度均匀性;在此基础上,搭建了一套高温热电偶测试系统,并对系统性能进行了理论模拟和实验研究。测试结果显示,在400～1 000℃范围内,测试系统的温度稳定性优于±0.25℃;长度为150 mm的恒温段的温度均匀性优于±0.35℃,表明测试系统的性能够满足热电偶性能测试的需求。     

过冷度对地热发电非共沸工质有机朗肯循环热力性能的影响

有机朗肯循环（organic Rankine cycle,ORC）是利用中低温地热能（< 150℃）发电的主要途径,在实际运行中,非共沸工质往往会冷凝至过冷状态。分析了冷凝过冷度对非共沸工质ORC热力性能的影响,建立了ORC、内回热（internal heat exchanger,IHE）ORC的热力学模型,以净输出功最大为目标函数优化了工质的蒸发压力,并开展了系统的㶲分析。结果表明：过冷度影响了工质与冷源换热流体间的温度匹配特性,受夹点温差的限制,随着过冷度的增加,工质的冷凝压力上升;过冷度亦改变了预热器和蒸发器的热量分摊,随着过冷度的增加,最佳蒸发压力亦上升。混合工质异丁烷/异戊烷的质量配比为0.4：0.6时,净输出功受过冷度的影响最大,当过冷度为2℃时,净输出功下降了4.36%。IHE回收膨胀机排汽的余热,提高了预热器入口温度,可提高过冷ORC系统净输出功0.55%。过冷度增大了冷凝器的㶲损失;采用内回热冷凝器的㶲损失降低了24.7%。     

跑道异物检测光学传感器舱环控系统实验研究

通过对机场跑道异物检测光学传感器舱内温度以及环控系统运行参数的实验测试,分析镜头类型、环控系统控制方式及控制参数对舱内温度的影响.实验结果表明:镜头类型对舱内空气平均温度稳态变化值影响小于3％;环控系统采用串级调节,供液温度设置为28℃,压缩机差动范围设置为1℃,主调节器死区温度取0.2℃、采样时间取10min、比例系...     

恒温恒湿空调系统的优化控制与性能模拟

针对传统恒温恒湿空调系统表冷器采用固定露点方法导致热湿补偿损失较大的缺点,采用热湿独立控制装置和PID分程控制方法,研制了一套恒温恒湿空调系统。在实验的基础上,利用TRNSYS 16软件建模,对系统在不同热湿负荷下的运行状况及节能效果进行了模拟分析。结果表明,该系统能自动调节表冷器冷冻水流量与温度,以及加热器或加湿器的投入量,实现对空气温湿度的独立控制,并达到设定的温湿度;在设计此类表冷器时,换热面积应该以较高的冷冻水进口温度(如12℃而不是通常的7℃)来进行计算。该系统节能效果显著,比传统系统在低温高湿工况下节能30%以上;在高温低湿工况下节能50%左右。     

高功率储能相变冷却系统实验研究

本文针对间歇工作的高功率电子设备对冷却系统的特殊需求,研制了一种以蒸气压缩制冷循环为基础的复叠式储能相变冷却系统,理论分析了系统的工作原理和工质选择原则,模拟计算了储能器的运行特性,通过实验测量了系统启动和稳定运行时的冷却能力和运行性能。结果表明:机械泵启动时,系统压力先降低后升高,幅值为30 kPa,热源启动时,系统压力先升高后降低并维持稳定,系统的主要压降发生在冷却器中;储液器在热源启动时,能有效储存系统多余的工质,并间接控制冷却器内的相变温度和压力;储能器在系统运行过程中,满足系统换热需求并维持机械泵入口5℃的过冷度,设计合理;系统的冷却能力随运行时间逐渐降低,当平均热负荷超过10 kW时,系统能稳定运行5 min,满足课题的设计要求。     

薄膜紧固包装设计与性能研究

目的 针对现有电子产品缓冲包装存在的物料复用率低、仓储空间利用率低、不够绿色环保等问题,设计一种针对轻小型产品的薄膜紧固结构的绿色减量化包装.方法 将性能良好的TPU塑料薄膜用水性胶粘贴在一片式的瓦楞纸板上,折叠成一种薄膜紧固结构的包装件,通过测定纸板和薄膜的物理性能,确定基材的选择标准,对薄膜紧固包装件进行加速老化、跌落和振动试验,验证薄膜紧固包装的可靠性.结果 胶水的固化工艺对薄膜的剥离强度有一定影响,在常温下薄膜复合包装已经具有较好的可靠性,高低温交变的条件下胶水的粘结强度会有不同程度的降低.跌落和振动试验结果表明,样品的外观和功能无损,该薄膜紧固包装能满足在运输过程中的振动和跌落冲击防护要求.结论 可靠性高的薄膜紧固包装需满足的条件,当180°剥离时,剥离力不低于20 N;当0°剥离时,剥离力不低于80N.该薄膜紧固包装能明显降低包装体积,节约仓储物流成本,再生利用性好,TPU可降解,也易重复加工循环使用,能满足运输要求,可为电子类产品的降本环保缓冲包装提供设计思路.