专利名称：大空间交变式盐雾试验系统的制作方法
技术领域：
本发明属于环境模拟技术领域，具体涉及一种大空间交变式盐雾试验系统。
背景技术：
目前，盐雾环境模拟试验箱主要用于中小尺寸试件(试验空间一般为几立方米到 几十立方米)的连续盐雾暴露试验。其用于实现雾场特性、温场特性和微正压保持等的设 备，无法用于大空间交变式盐雾环境模拟试验系统，具体分析如下(1)雾场特性方面，侧壁射流方式的有效作用距离有限，跨度超过Im就难以保证 盐雾沉降的均勻性；喷雾塔方式则将试验空间物理分隔，无法满足大型试件进行整车试验 的要求。此外，两种方式均难以适应试验空间达到数百立方米，以及不同空间尺寸下，盐雾 沉降率指标要求。(2)温场实现方面，整体夹套加热方式在大空间、复杂边界条件下，无法进行局部 微调，保证温场的均勻性。(3)微正压方面，自然溢出排放方式使大量盐雾无控制溢出，对周边设备可能造成 危害。此外，由于当前系统不考虑交变式环境试验，盐雾环境下干燥交变实现原理属于空 白。(4)交变试验方面，通常采用空间置换方式，即将试件由盐雾暴露环境转换到另一 个满足干燥暴露环境条件的空间，主要适应于小型试件，且干燥暴露环境一般为室内的自 然环境。该方式用于大型试件试验时，不仅转换流程较多，非受控时间长，且在恶劣天气下， 室内自然环境存在超差的可能；而另建一个干燥环境，由较大的增加了实施室规模和成本， 投资效益不佳。
发明内容
本发明提供一种大型试件交变式盐雾环境实验室加速考核试验的系统。该系统在 雾场特性实现、温场特性实现、干燥交变实现和微正压实现方面，均有一定的原始创新和集 成创新，促进全态、步进式、交变盐雾环境试验在腐蚀控制、试验鉴定等领域的应用。本发明通过下列技术方案实现一种大空间交变式盐雾试验系统，主要包括喷雾阵列设备、盐水在线补给设备、定 压气体连续供给设备、干燥通风设备、侧壁加热设备、地面加热设备和防腐维护结构。其中， 喷雾阵列设备设置在防腐维护结构形成的封闭试验空间内，设置在封闭试验空间外的盐水 在线补给设备、定压气体连续供给设备，通过气、液管路与喷雾阵列设备相连接，侧壁加热 设备设置在防腐维护结构相对侧面上，地面加热设备设置在防腐维护结构的底面上，干燥 通风设备对封闭试验空间的湿度，温度进行控制调节。其中，所述侧壁加热设备包括作为外部保温层的保温板、作为中间内热源层的加 热席及测量其加热温度的温度传感器、作为内部防腐传热层的防腐传热板以及外部框架， 电热席、温度传感器固定敷设在保温板上，其上覆盖钢丝网，再覆盖厚度9mm-12mm水泥层，水泥层通过外部框体固定；保温板为彩钢板聚苯乙烯泡沫塑料夹芯板或环氧树脂防腐材料 板。其中，地面加热设备主要包括外部保温层、作为中间内热源层的内置加热电缆及 温度传感器，以及作为外部传热层的混凝土防腐传热层，其中，保温层为建筑常规保温层， 内热源为嵌入凹槽中的加热电缆，传热层为厚密实混凝土。其中，喷雾阵列设备是由单个小型模块化喷雾装置按3X6(或者给出其他数值的 阵列)排列形成，小型模块化喷雾装置中心横向间距为700mm，纵向间距为700mm。其中，干燥通风设备主要包括风机、加热器、除湿机、风阀、静压箱等，其输入主要 包括试验空间的相对湿度采集和温场数据采集。干燥通风设备对试验空间温度、相对湿度 进行综合判断，驱动附加的风机、风阀和除湿机安装预定程序进行动作来调节封闭试验空 间内的温度和相对湿度，使得试验空间的干燥条件为温度25°C 士 10°C，相对湿度< 50%。进一步地，喷雾阵列设备使得试验空间雾场均勻沉降，沉降率为1 3ml/80cm2. h。进一步地，侧面加热设备和地面加热设备使得在盐雾暴露阶段试验空间的温场为 35 0C 士 3 °C，温度梯度1°C /m。本发明是我国首例超大型步进式全态型复合型盐雾环境实验室加速考核系统，解 决了盐雾大空间应用、温场稳定控制、干燥交变实现等技术难题，已被成功在某环境试验单 位建成，对于提高整车盐雾环境适应性有着重要意义。
图1是本发明的大空间交变式盐雾试验系统示意图；图中1、喷雾阵列设备；2、盐水在线补给设备；3、定压气体连续供给设备；4、干燥 通风设备；5、侧壁加热设备；6、地面加热设备；7、防腐维护结构；图2为本发明的试验系统中使用的喷雾阵列设备的结构示意图；图3是本发明的侧面加热装置和地面加热装置的示意图；图中10、加热席；11、温度传感器；12、防腐传热板；13、保温板；14、框体；15、加 热电缆；16、温度传感器；17、保温层；18 ；混凝土防腐传热层；19、分隔缝。
具体实施例方式以下结合附图，通过具体实施方式
对本发明进一步说明。参见图1，图1是本发明的大空间交变式盐雾试验系统示意图。由附图1可知，本发明的一种大空间交变式盐雾试验系统，主要包括喷雾阵列设备1、盐水在线补给设备2、 定压气体连续供给设备3、干燥通风设备4、侧壁加热设备5、地面加热设备6和防腐维护结 构7。其中，喷雾阵列设备1设置在防腐维护结构7形成的封闭试验空间内，设置在封闭试 验空间外的盐水在线补给设备2、定压气体连续供给设备3，通过气、液管路与喷雾阵列设 备1相连接，侧壁加热设备5设置在防腐维护结构7相对侧面上，地面加热设备6设置在防 腐维护结构7的底面上，干燥通风设备4对封闭试验空间的湿度，温度进行控制调节。具体 来说，盐水在线补给设备2、定压空气连续供给设备3均设在试验空间7外。试验前，盐水在 线补给设备1首先通过管路向喷雾阵列供给初始雾化用盐水；喷雾启动后，定压空气连续 供给设备4连续工作将0. IMpa的气体通过管路连续供向喷雾阵列设备1。喷雾阵列设备1通过自身组成部件完成全气、液二相液化，形成约0. 5m2的均勻沉降，而多个小型模块化喷 雾装置20的雾场干涉，布设方式为小型模块化喷雾装置中心横向间距为700mm，纵向间距 为700mm按照一定的阵列方式排列而成(布局示意具体见附图2)。在非定常流场下使盐雾 空间弥散更趋向均勻。具体来说，侧壁加热设备和地面加热设备设置在试验空间外。参见图3，其中，侧壁 加热装置由保温板13、加热席10、温度传感器11、防腐传热板12、框体14结构组成，可灵活 安装到试验空间两长边侧壁的各个加热装置分格内。具体地，侧壁加热装置的具体参数为①保温板13为厚度80mm的彩钢板聚苯乙烯泡沫塑料夹芯板；②内热源为高性能低温辐射电热席10，温度传感器11敷设固定到该保温板13上， 其上覆盖钢丝网，而后覆盖厚度9mm的水泥层，水泥层的固定依靠内框体14固定。③防腐传热层12为厚度3mm的玻璃钢板。地面加热装置主要包括加热电缆15、温度传感器16、保温层17和混凝土防腐传热 层18等，可同时兼顾地面承载与设备防腐的要求。具体地，地面加热装置的具体参数为
①保温层17厚度为200mm建筑保温层；②内热源为嵌入凹槽的高可靠性加热电缆15并同时设置有测定温度的温度传感 器16，同时为固定加热电缆和避免电缆受压，采用了 U型沟槽进行保护；③防腐传热层18为100厚密实混凝土。④为避免多个加热装置加热不均可能导致防腐表层受挤破坏，设置分隔缝19。由附图1可知，试验系统设置了温场数据采集装置，可全面反映温场的温度和温 度梯度指标，并作为侧壁加热设备(5)、地面加热设备(6)的反馈输入，驱动进行设备进行 温度调节。干燥通风系统(4)的输入主要包括试验空间的相对湿度采集和温场数据采集。 但启动干燥保持流程时，干燥通风系统(4)对试验空间温度、相对湿度和室外大气条件(温 度、相对湿度)进行综合判断，驱动风机、风阀和除湿机安装预定程序进行动作。从而实现 了以下技术指标(1)雾场实现雾场指标为均勻沉降，沉降率1 3ml/80cm2. h。为在几百平方米的空间内实现 该指标，喷雾阵列设备采用模块化、组合化的方式。模块化是指采用具有模块化的小型模块 化喷雾装置，该单元基于二相流理论的气压喷雾方式，由管路输送一定压力的气体，并通过 小孔形成近音速射流。该高速气流在雾化器水嘴处对盐水产生引射作用，并使其成雾。雾 化形成的二相流在约速空间下向上流动，并在一定高度撞击锥体，成环状向周围空间抛射、 扩散，最后自然沉降。组合化方式基于二相流的非定常、非均勻的流场分析，通过设置合理的横、纵间 距，进行多单元雾化的空间组合，使多个单元雾化形成的二相流发生相干作用，在自然沉降 的历程中，空间分布趋向更加均勻，从而在扩展沉降率有效空间的基础上，提高沉降均勻 性。(2)温场实现温场指标为35°C 士 3°C，温度梯度1 °C /m (盐雾暴露阶段)。为实现大空间温场的稳定控制，本发明共设置了地面加热设备和侧壁加热设备两套设备。侧壁加热设备安装 试验空间的长边两侧；地面加设备安装在试验空间的地面。试验设备采用模块化、组合化方式。模块化是指侧壁加热设备和地面加热单元均是由多个温控单元组成。每个温控单元主要包括加热器、加热载体和防腐传热层。加热器 是温控单元的内热源，其产生热量被加热载体吸收后成平面二维均勻分布，并进而通过与 防腐传热层的紧密接触，将热量传递至防腐传热层。防腐传热层则通过对流方式向未弥散 盐雾或已充满盐雾的试验空间传递热量。组合化是指将一定数量侧壁加热单元或地面加热单元，在侧壁和地面进行拼合， 形成更大的加热面积也即在试验空间长方向的两侧壁及地面进行分格处理，并在每格内对 应安装温控单元。该方式可适应温度在水平和垂直方向上的整体调节和局部微调。(3)交变实现干燥指标温度25°C 士 10°C，相对湿度彡50%；为实现空间从饱和盐雾弥散状态， 向干燥指标的尽速转换。本发明建立了干燥排风系统，主要包括风机、加热器、除湿机、风 阀、静压箱等。为实现尽快转换的目标，干燥排风系统引入了动态决策方式，即通过判断新 风与回风条件尽可能利用较低绝对湿度和较高温度的空气对试验空间进行置换，缩短试验 流程向干燥保持阶段温湿度控制目标的转换时间。(4)微正压实现在盐雾暴露阶段，需采用主动方式，使试验空间保持在一定的正压之下，利于盐雾 的均勻沉降。本发明利用干燥排风系统建立的室内外空气交换通路，通过增加旁路分支和 微压平衡阀、风机，能够通过调节微压平衡阀的面积，调节试验空间内的压力大小。尽管上文对本发明的具体实施方式
给予了详细描述和说明，但是应该指明的是， 我们可以依据本发明的构想对上述实施方式进行各种等效改变和修改，其所产生的功能作 用仍未超出说明书及附图所涵盖的精神时，均应在本发明的保护范围之内。
权利要求
一种用于大型盐雾环境试验系统中雾化单元的组合方法，包括组合阵列规模的确定步骤和空间阵列设置步骤，其中步骤1组合阵列规模的确定(1)确定试验有效空间的投影面积＝试验有效空间长度×试验有效空间宽度。(2)列数确定基本列数＝取整(试验有效空间长度÷0.7m)+1；①如最外侧的喷雾列距试验空间内壁距离小于等于1.2m，则喷雾阵列列数＝基本列数；②如任一最外侧喷雾列距试验空间宽边方向内壁距离大于1.2m，则在该侧向外以700mm为列间距增加喷雾单元列，直至该距离小于等于1.2m；(3)单列喷雾装置数确定基本装置数＝(取整(有效空间宽度÷1.4m)+1)×2+1①如边缘喷雾装置距试验空间长度方向内壁距离小于等于0.8m，则单列喷雾装置数＝基本装置数；②如边缘喷雾装置距试验空间内长度方向内壁距离大于0.8m，则单列喷雾装置数＝基本单元数+2，直到距离小于0.8m；步骤2空间整列设置步骤在喷雾阵列组合中，以列为一个结构组合整体，即通过导流板将单列的小型化喷雾装置设置成空间等边三角形布置，三角形的两等边与试验空间顶面夹角相同为120°；单列上奇数个喷雾装置的布设方式为各小型化喷雾装置的喷雾塔的塔体中心线为定位基准线，在三角的顶点布设1个喷雾装置，而后以水平间距700mm，垂直间距受三角形两等长边的约束，向两侧均匀布置喷雾装置。
全文摘要
本发明涉及一种大空间交变式盐雾试验系统，主要包括喷雾阵列设备、盐水在线补给设备、定压气体连续供给设备、干燥通风设备、侧壁加热设备、地面加热设备和防腐维护结构。其中，喷雾阵列设备设置在防腐维护结构形成的封闭试验空间内，设置在封闭试验空间外的盐水在线补给设备、定压气体连续供给设备，通过气、液管路与喷雾阵列设备相连接，侧壁加热设备设置在防腐维护结构相对侧面上，地面加热设备设置在防腐维护结构的底面上，干燥通风设备对封闭试验空间的湿度，温度进行控制调节。本发明的系统、全面地实现了大型试件交变式盐雾模拟环境的构成，具有试验空间大、盐雾沉降率均匀性好、温场稳定性强，支持流程选择、可靠防腐等特点，能够满足国军标和美军标盐雾加速考核试验的要求。
文档编号G01N17/00GK101806708SQ200910009088
公开日2010年8月18日 申请日期2009年2月17日 优先权日2009年2月17日
发明者侯军祥, 刘松, 刘鹰, 卢连成, 肖力田 申请人:总装备部工程设计研究总院