高低溫展開試驗(yàn)監(jiān)測和控制系統(tǒng)研究.pdf

1、高低溫試驗(yàn)系統(tǒng)是目前應(yīng)用非常廣泛的一種環(huán)境模擬手段，通過一個(gè)封閉的高低溫箱體提供高溫及低溫的環(huán)境，以考核各種裝置高低溫或低溫環(huán)境下的性能。為了考察高低溫試驗(yàn)系統(tǒng)測試過程中產(chǎn)品測試的狀態(tài)，需要實(shí)時(shí)監(jiān)測高低溫系統(tǒng)的溫度、壓力、露點(diǎn)溫度等數(shù)值。
　?。?）考察了作為研究對(duì)象的液氮高低溫箱環(huán)境模擬系統(tǒng)，包括：高低溫箱體（A室、B室、C室）、液氮供給系統(tǒng)、氣化系統(tǒng)、加熱系統(tǒng)、管路系統(tǒng)及監(jiān)測和控制系統(tǒng)組成。該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)功能主要包括監(jiān)視功能，即采

2、用攝像裝置，全方位觀察箱體內(nèi)的運(yùn)行情況，控制的指標(biāo)如下：A室溫度范圍-120℃~170℃，B、C室溫度范圍-100℃~100℃；空間從-100℃~100℃平均升降溫速率在|3℃/min|~|10℃/min|；空間從-100℃~100℃區(qū)間精度控制在±3℃以內(nèi)。
　?。?）設(shè)計(jì)了一個(gè)攝像保溫裝置，保證攝像機(jī)工作溫度范圍為-40℃至+55℃之間。該裝置包括雙層玻璃罩、法蘭、攝像支撐結(jié)構(gòu)、接通管等結(jié)構(gòu)，通過通氮?dú)膺M(jìn)行置換控溫。對(duì)攝像保溫

3、系統(tǒng)進(jìn)行性能測試，觀察玻璃罩和玻璃罩與金屬法蘭接口。其次，分析溫控系統(tǒng)的漏熱，分別從輻射、導(dǎo)熱以及氣體傳熱及攝像機(jī)自身產(chǎn)熱四個(gè)方面進(jìn)行計(jì)算，得到在高溫和低溫下的熱量分別35.89和51.44 W。通氮?dú)獾娜肟跍囟葹?0℃，取攝像裝置的極端工作環(huán)境（-30℃和+40℃），考慮其管徑和流量，并分析當(dāng)波紋管長度發(fā)生變化時(shí)的漏熱和通氮?dú)獾牧髁考巴ǖ獨(dú)獾娜肟跍囟茸兓??？梢灾?，兩者都滿足線性關(guān)系，考慮攝像裝置工作的兩個(gè)極端溫度環(huán)境，其流量方程為

4、V=1.50l+3.80 m3/h和V=3.75l+9.50 m3/h，其溫度方程為T1=17.48l+14.25℃和T2=-7.02l+22.22℃。實(shí)驗(yàn)結(jié)構(gòu)顯示，該溫控系統(tǒng)維持溫度在30℃較長時(shí)間，保證攝像裝置的正常工作，證明該攝像溫控系統(tǒng)是有效的。
　?。?）對(duì)測控系統(tǒng)進(jìn)行軟件設(shè)計(jì)，采用labview來實(shí)現(xiàn)置換模塊、高溫模塊、高溫保溫模塊、低溫模塊、低溫保溫模塊等組成，實(shí)時(shí)對(duì)系統(tǒng)的溫度、露點(diǎn)溫度及壓力進(jìn)行測量并進(jìn)行儲(chǔ)存，便于

5、之后對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理?？疾毂豢貙?duì)象的理論特性，包括電加熱器及液氮閥等如何實(shí)現(xiàn)三個(gè)工況滿足條件，并從實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證。
　?。?）在置換工況、低溫工況和高溫工況下，計(jì)算得經(jīng)置換后露點(diǎn)溫度值在-76℃，時(shí)間為1500 s，且A室、AB室及ABC室的置換時(shí)間分別為1500 s、1750 s和1800 s，電加熱器的功率為80.02 kW、186.40 kW和213.03 kW。試驗(yàn)結(jié)果置換的時(shí)間為2000 s，此時(shí)箱體內(nèi)的溫度為-68℃。

6、高溫工況下，A室在2400 s溫度上升至100℃，電加熱器的功率從97.53 kW上升至325.10 kW，A室、AB室及ABC室的升溫過程，其在升溫速率分別為3℃/min和10℃/min時(shí)的電加熱量分別為97.53/325.10 kW、234.07/780.24 kW、292.60/975.30 kW。試驗(yàn)結(jié)果在2500 s箱體內(nèi)的溫度達(dá)到100℃，溫度均勻性在±3℃。在升溫階段，箱體內(nèi)的升溫速率為3.73℃/min，送風(fēng)溫度速率為4

7、.12℃/min，在3℃/min~10℃/min，且升溫階段時(shí)的電加熱功率保持在480 kW，保溫階段，電加熱器功率150 kW，保持4小時(shí)。低溫工況下，A室在2600 s溫度下降至-100℃，液氮總量分別為1342 kg和1047 kg，A室、AB室及ABC室的升溫過程，其在降溫速率分別為3℃/min和10℃/min時(shí)需要的液氮量分別為1342/1047 kg、3117.6/2512.8 kg、3972/3141 kg。試驗(yàn)結(jié)果在28