综合气候环境试验室载冷剂方案选择研究-沧州中载制冷工程有限公司
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综合气候环境试验室载冷剂方案选择研究

2020-03-13 05:15:59
新闻详情

随着我国武器装备的发展,各军 工行业对地面车辆的需求迫切,不同功能、不同任务需求的地面车辆大量研制,武器装备的研制周期明显缩短,装备环境适应性和性越来越高,气候环境模拟试验的应用越来越广泛,在武器研制过程中的地位也越来越高。环境模拟试验是考核产品耐环境能力的主要手段,通过选择和设置一些环境条件,尽可能真实地再现产品在任务环境中的一些环境因素及使用方式,从而确定产品能否在预期使用环境中能够有 效的工作,确定产品的环境适应能力。
  近几年,随着各种新型装备的研制,航天、兵器、总后等多家单位先后建成了环境模拟试验室,民用汽车领域也建设了很多小型环境模拟试验舱和环境模拟试验室。因此为考核地面车辆和装备而建立能够模拟低温、高温、湿热、高原、降水、降雪、砂尘等多种环境因素的综合气候环境试验室。整个试验室由集中冷源供应试验室降温所需的冷量,并由载冷剂系统进行输送,文中即讨论适用于综合气候环境试验室的载冷剂方案。
  1试验室制冷需求分析
  综合气候环境试验室由四个互相独 立的环境模拟单元组成,可以进行大型武器装备、地面车辆和工程机械在综合环境下的静态和动态试验。四个单元包括高原环境模拟试验单元、综合环境模拟试验单元、砂尘模拟试验单元、降水模拟试验单元。其中高原环境模拟试验单元可以进行高温、低温环境下车辆动态加载试验,其环境温度范围为-45~70℃;综合环境模拟试验单元可以进行高温、低温、湿热、太阳辐射条件下的车辆静态贮存和工作试验,其环境温度范围为-60~70℃;砂尘模拟试验单元可以进行吹砂、吹尘试验,其环境温度范围为20~70℃;降水模拟试验单元可以进行降雨、降雪、积冰、冻雨试验,其环境温度范围为-20~70℃。四个单元相互独 立,共用一套制冷系统作为集中冷源。
  2制冷系统方案的制定
  综合气候环境试验室的试验温度范围为-60~70℃,试验温度范围宽,且四个试验单元试验温度范围不同,不同试验工况对制冷系统负荷的需求相差很大,考虑到仅有综合环境模拟试验单元的试验温度范围覆盖低温段,且试验频次较低,如果选择一套制冷机组同时覆盖低温段和中温段,对制冷机组的要求很高。复叠制冷系统转为超低温制冷需求设计,低温和高温两个制冷循环可以系统长期高 效稳定运行;双级制冷系统应用于低温制冷工况,特别是-55~-40℃蒸发温度段,具有较大好处,比复叠制冷系统简洁易于控制,占地面积小,比单级系统制冷,运行成本低。因此选择采用一套复叠制冷机组和一套双级制冷机组分别用于低温段和中温段。
  3载冷剂的选择
  1)综合气候环境试验室各单元均需要进行被试车辆的怠速或高转速空载工作试验,特别是高原环境模拟试验单元需要进行全负荷加载试验。被试车辆排烟口温度高达600~800℃,且尾气中伴随明火,因此载冷剂需考虑可燃性,选择高闪点或无闪点型。2)环境试验室内因试验需要常有试验测试人员进出,为人员安 全,载冷剂应选择安 全、无 毒或微毒型。3)载冷剂物性参数对载冷剂泵和空气换热器的设计选型影响很大,定压比热大、运动黏度小、导热系数大的载冷剂有利于载冷剂泵和空气换热器的经济选型,降低购置成本和运行成本。4)根据制冷系统和气流组织设计要求,在进行低温试验时,载冷剂出液温度应比循环风出风温度低5℃,循环风出风口温度比设计环境温度低5℃,因此用于低温段的载冷剂冰点应低于-70℃,用于中温段的载冷剂冰点应低于-55℃,才能载冷剂系统正常工作。同理,在进行高温试验时,载冷剂出液温度应高于设计环境温度10℃,中温段载冷剂既用于中温段制冷,同时用于高温试验升温,因此中温载冷剂沸点应高于80℃。