CN105259208A - 用于真空下的热管热性能测试装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于真空下的热管热性能测试装置及方法，包括：真空罐、冷板、真空抽气***、制冷***、加热***；真空罐通过自身表面的法兰接口分别连接真空抽气***、制冷***、加热***；冷板设置在真空罐内；真空抽气***对真空罐进行抽气，使真空罐达到空间环境试验所需的真空度；制冷***为冷板提供制冷液，实现冷板的温度控制，保证冷板表面温度均匀；加热***的加热片设置在真空罐内。本发明采用新型制冷方式代替传统冷却水冷却方式，大大拓展了热管测试温度区间，满足热管热性能测试对空间环境温度要求，拓展了热管热性能测试温度范围，提高了热管热性能测试精度。

Description

用于真空下的热管热性能测试装置及方法

技术领域

本发明涉及热性能测试装置，具体地，涉及用于真空下的热管热性能测试装置及方法，尤其是一种模拟空间真空环境下航天器热管热性能的测试装置及方法。

背景技术

由于地面环境和太空温度、湿度等条件有显著差异，造成热管性能在不同使用条件下会有一定的偏差。热管性能测试主要包括热管传热性能测试及寿命测试。航天器中使用的热管还需要在真空低温环境进行实验，以接近实际空间环境，测试热管各项性能，保证热管使用安全。目前常规热管测试设备温度区间范围不能满足空间环境航天器测试需求。

根据现阶段航天发展要求，为保证热管热性能的准确性和可靠性，有必要设计新的测试方法，以满足空间环境航天器研制需要。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种用于真空下的热管热性能测试装置及方法。

根据本发明提供的一种用于真空下的热管热性能测试装置，包括：真空罐、冷板、真空抽气***、制冷***、加热***；

真空罐通过自身表面的法兰接口分别连接真空抽气***、制冷***、加热***；

冷板设置在真空罐内；

真空抽气***对真空罐进行抽气，使真空罐达到空间环境试验所需的真空度；

制冷***为冷板提供制冷液，实现冷板的温度控制，保证冷板表面温度均匀；

加热***的加热片设置在真空罐内。

优选地，还包括测量控制***

所述测量控制***控制真空抽气***、制冷***、加热***，并对测量数据进行采集与处理。

优选地，真空罐为卧式筒状结构，两端为碟形封头，采用0Cr18Ni9不锈钢制造，真空罐内表面抛光，表面粗糙度<0.8μm，真空罐所有部件清洁无油；

真空抽气***，真空抽气***的真空管路选用0Cr18Ni9不锈钢制造，真空管路经无油脱脂处理，保证真空抽气的清洁；

制冷***根据冷板上控温点的温度反馈，进行PID控温调节，保证冷板的控温精度优于±1℃，冷板7的控温范围-80℃～80℃；

真空罐内设置有冷板安装支架，冷板放置于冷板安装支架，冷板安装支架能够调整冷板的水平度；冷板安装支架的上表面采用玻璃钢与冷板7绝热，冷板安装支架的其他部件选用304不锈钢；

冷板采用紫铜板，紫铜板背面盘绕盘管，盘管选用紫铜材料，紫铜板表面开槽，盘管嵌套至槽内，盘管与槽之间采用银焊焊接，冷板测试表面进行抛光处理，表面平面度优于0.1mm；

加热片选用双面绝缘康铜箔电加热片，电阻值的精度±3.0％，引出线与绝缘层之间的绝缘电阻大于100MΩ。

根据本发明提供的一种上述的用于真空下的热管热性能测试装置的使用方法，包括如下步骤：

步骤1：将冷板与热管冷凝段通过连接件进行安装固定，冷板与热管冷凝段间填充导热脂；

步骤2：根据测试需要，在热管表面布置测温元件；

步骤3：热管加热段布置加热片，热管绝热段包扎隔热材料；

步骤4：关闭真空罐的罐门，通过真空抽气***对真空罐进行抽气，直到真空罐达到测试要求的真空度；

步骤5：根据热管测试要求，根据试验工况设定冷板工作温度及加热***的加热功率，进行测试试验。

优选地，还包括如下步骤：

步骤6：根据测量控制***收集的测温元件温度数据，对热管的热性能进行分析；

步骤7：试验结束，开真空罐检查热管相关质量特性。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

1、本发明采用新型制冷方式代替传统冷却水冷却方式，大大拓展了热管测试温度区间，满足热管热性能测试对空间环境温度要求，拓展了热管热性能测试温度范围。

2、本发明所述测试装置适应航天器热管测试的要求，操作简便，安装方便，提高了热管热性能测试精度。

3、本发明中加热功率、冷板温度可调，一次试验可实现多工况、多根热管同时测试，节约热管测试试验成本，经济效益可观，且操作轻松、方便、节省了时间，减轻了操作人员的劳动强度，提高了工作效率。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本发明的检测原理图。

图2为本发明所提供测试装置的结构示意图。

图3为本发明所提供测试装置中真空罐内部的结构示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。

本发明针对传统热管性能测试设备的测试方法，提供一种能够模拟空间环境并对热管热性能进行测试的装置，该测试装置冷板温度可在一定范围内进行调节，满足不同空间环境测试使用需求。

根据本发明提供的一种用于真空下的热管热性能测试装置，包括：真空罐、冷板、真空抽气***、制冷***、加热***；

真空罐通过自身表面的法兰接口分别连接真空抽气***、制冷***、加热***；

冷板设置在真空罐内；

真空抽气***对真空罐进行抽气，使真空罐达到空间环境试验所需的真空度；

制冷***为冷板提供制冷液，实现冷板的温度控制，保证冷板表面温度均匀；

加热***的加热片设置在真空罐内。

所述测量控制***控制真空抽气***、制冷***、加热***，并对测量数据进行采集与处理。

所述真空罐1为卧式筒状结构，有效尺寸为Φ800mm×3200mm，两端为碟形封头，采用0Cr18Ni9不锈钢制造，该类材料在真空下放气量小。真空罐内表面抛光，表面粗糙度<0.8μm，保证半球向红外辐射率<0.05，减少对产品的热辐射。真空罐所有部件清洁无油。罐体表面开有制冷***、真空***、加热***、测量控制***法兰接口。真空罐为该装置的主体设备，它为试验产品提供有效环境空间

所述真空抽气***2主要由干泵、分子泵、阀门及真空管路组成，真空管路、法兰均按真空标准设计，选用0Cr18Ni9不锈钢制造，所有管路须经无油脱脂处理，保证真空抽气的清洁，真空抽气***2与真空罐1的真空***法兰接口连接，真空罐1的真空度优于5×10^-4Pa。

所述测量控制***3采用以PLC为核心，用可扩展的多级集散式控制架构，可在现场触摸屏上对分***进行独立控制，也可以在控制室内的计算机上进行集中监控。

所述制冷***4主要由制冷加热一体机、管路、阀门等组成。制冷***4与真空罐1的制冷法兰接口连接，向冷板7提供制冷液，该制冷液能够在-90℃～100℃的温度范围内保持较好的导热性能和流动性能。制冷***4根据冷板7上控温点温度反馈，进行PID控温调节，保证冷板7的控温精度优于±1℃，冷板7的控温范围-80℃～80℃。

所述用于真空下的热管热性能测试装置还包括辅助***5，辅助***5主要由空气压缩机、循环冷冻水机组及相应管路组成，为测试相关设备供气、供水。

所述真空罐1内的冷板安装支架6用于放置冷板7，并能够调整冷板7水平。冷板安装支架6上表面采用玻璃钢与冷板7绝热，其他部件选用304不锈钢；冷板安装支架还设计可调支撑，调节冷板7的水平度，使其优于20″。

所述冷板7采用紫铜板，设置在真空罐1内，具有极好的导热性能，紫铜板背面盘绕一定长度盘管，盘管选用紫铜材料，铜板表面开槽，铜管嵌套至槽内，采用银焊焊接，保证整体冷板热性能，冷板工作均匀度优于±1℃。冷板7通过真空罐1的制冷法兰接口与制冷***4连接。冷板7有效尺寸为2.8m×0.4m，为2块独立冷板拼接而成，冷板测试表面进行抛光处理，表面平面度优于0.1mm。

所述热管8为空间环境航天器用热管，作为该测试装置的试验产品使用。热管8包括冷凝段801、绝热段802以及加热段803。

所述加热***9主要由加热片、直流电源、电缆等组成。加热片选用双面绝缘康铜箔电加热片，电阻值的精度±3.0％，引出线与绝缘层之间的绝缘电阻大于100MΩ。选用高导热性能、低放气量的材料将加热片与热管粘贴在一起。直流电源为加热片提供稳定的电流、电压，保证加热功率稳定。

根据本发明提供的一种上述的用于真空下的热管热性能测试装置的使用方法，包括如下步骤：

步骤1：将冷板与热管冷凝段通过连接件进行安装固定，冷板与热管冷凝段间填充导热脂；

步骤2：根据测试需要，在热管表面布置测温元件；

步骤3：热管加热段布置加热片，热管绝热段包扎隔热材料；

步骤4：关闭真空罐的罐门，通过真空抽气***对真空罐进行抽气，直到真空罐达到测试要求的真空度；

步骤5：根据热管测试要求，根据试验工况设定冷板工作温度及加热***的加热功率，进行测试试验；

步骤6：根据测量控制***收集的测温元件温度数据，对热管的热性能进行分析；

步骤7：试验结束，开真空罐检查热管相关质量特性。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

Claims (5)

1.一种用于真空下的热管热性能测试装置，其特征在于，包括：真空罐、冷板、真空抽气***、制冷***、加热***；

真空罐通过自身表面的法兰接口分别连接真空抽气***、制冷***、加热***；

冷板设置在真空罐内；

真空抽气***对真空罐进行抽气，使真空罐达到空间环境试验所需的真空度；

制冷***为冷板提供制冷液，实现冷板的温度控制，保证冷板表面温度均匀；

加热***的加热片设置在真空罐内。

2.根据权利要求1所述的用于真空下的热管热性能测试装置，其特征在于，还包括测量控制***；

所述测量控制***控制真空抽气***、制冷***、加热***，并对测量数据进行采集与处理。

3.根据权利要求1所述的用于真空下的热管热性能测试装置，其特征在于：

真空罐为卧式筒状结构，两端为碟形封头，采用0Cr18Ni9不锈钢制造，真空罐内表面抛光，表面粗糙度<0.8μm，真空罐所有部件清洁无油；

真空抽气***，真空抽气***的真空管路选用0Cr18Ni9不锈钢制造，真空管路经无油脱脂处理，保证真空抽气的清洁；

制冷***根据冷板上控温点的温度反馈，进行PID控温调节，保证冷板的控温精度优于±1℃，冷板7的控温范围-80℃～80℃；

真空罐内设置有冷板安装支架，冷板放置于冷板安装支架，冷板安装支架能够调整冷板的水平度；冷板安装支架的上表面采用玻璃钢与冷板7绝热，冷板安装支架的其他部件选用304不锈钢；

冷板采用紫铜板，紫铜板背面盘绕盘管，盘管选用紫铜材料，紫铜板表面开槽，盘管嵌套至槽内，盘管与槽之间采用银焊焊接，冷板测试表面进行抛光处理，表面平面度优于0.1mm；

加热片选用双面绝缘康铜箔电加热片，电阻值的精度±3.0％，引出线与绝缘层之间的绝缘电阻大于100MΩ。

4.一种权利要求1至3中任一项所述的用于真空下的热管热性能测试装置的使用方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1：将冷板与热管冷凝段通过连接件进行安装固定，冷板与热管冷凝段间填充导热脂；

步骤2：根据测试需要，在热管表面布置测温元件；

步骤3：热管加热段布置加热片，热管绝热段包扎隔热材料；

步骤4：关闭真空罐的罐门，通过真空抽气***对真空罐进行抽气，直到真空罐达到测试要求的真空度；

步骤5：根据热管测试要求，根据试验工况设定冷板工作温度及加热***的加热功率，进行测试试验。

5.根据权利要求4所述的用于真空下的热管热性能测试装置的使用方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤6：根据测量控制***收集的测温元件温度数据，对热管的热性能进行分析；

步骤7：试验结束，开真空罐检查热管相关质量特性。