专利名称：砂尘环境试验装置的一种引射加料调温系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及砂尘环境试验装置的一种引射加料调温系统，该装置适用于砂尘环境试验频率高、试验时间长、试验能耗低的场合。
背景技术：
砂尘环境试验用于检验车辆、电器设备、军用装备中可能暴露于吹砂和扬尘天气下的机械、光学、电气、电子、机电、电化学装置的环境适应性和环境可靠性。砂尘气流的均勻程度和试验段内环境温度的高低影响着砂尘环境试验的结果准确度，因此砂尘试验装置中的加料系统和调温系统对模拟现实砂尘环境至关重要，要能够保证试验装置能耗低并且长时间连续可靠运行。目前，现有的砂尘环境试验装置中砂尘料主要依靠自身重力和主气流裹带作用下直接进入风道或者砂尘料依靠压气机高压气流推动以气力输送方式经喷口直接喷入风道。 采用这两种加料方式，砂尘料在进入风道试验段前，浓度、速度、温度没有经过调节，导致了收缩段内砂尘料的浓度、速度控制困难，而且在试验段形成的砂尘环境均勻度较低，试验效果差，不能达到检验设备可靠性的目的。同时，砂尘环境试验装置的试验段内温度调节主要有以下两种方式一种是冷却装置和电加热器布置在主风道内部，调温气流依靠主风机提供循环动力；一种是表冷器和电加热器布置在风道外部，调温气流依靠室外小风机提供流动动力。冷却装置和电加热器内置，不但设备容易积尘，造成温度控制精度不高，而且增加主风道的阻力，造成主风机的的压头提高，主风机驱动电机的功耗增加，导致整个系统的能耗增加，效率降低；冷却装置和电加热器外置，调温气流需由室外小风机抽气，然而室外小风机抽气出口压力较大，所抽风量远远大于试验的实际需求，只有少量用于进入主风道，进行温度调节，大部分气流因循环风道内调压需要，经排气通道排放，因而对于需要长时间才能完成的试验，工作效率大大降低，整个砂尘试验装置的能源浪费可观。
发明内容
本发明解决了现有砂尘环境试验装置中加料系统导致的试验段砂尘环境气流不均勻，调温系统的结构复杂、造价高，整个试验装置的能耗高、效率低等问题。本发明的目的是公开砂尘环境试验装置的一种引射加料调温系统，该系统去掉了调温抽气小风机，采用引射通道抽气调温。引射通道两端的高低压差为气流流动提供动力，引射通道内的水冷装置和电加热器对气流温度进行调节。砂尘料与压气机所抽的高压气流混合形成气固两相流，经砂尘喷口的节流喷管喷射，实现加料，并在砂尘喷口内形成负压。本发明引射加料调温系统结构简单，砂尘料输送方便，有效的改善了试验段砂尘气流品质，调节了试验段内砂尘环境温度，降低了试验装置的能源损耗，提高了试验装置的整体性能。本发明是砂尘环境试验装置的一种引射加料调温系统，包括风道、砂尘喷口、控制器、电加热器、水冷装置、压气机、吹砂/尘混合器以及连接通道。砂尘料与压气机出口气流在吹砂/尘混合器内混合，形成高压气固两相流，经砂尘喷口内节流喷管喷入风道，实现加料功能，在砂尘喷口内节流喷管外部形成负压。试验段气固两相流出口设置变截面扩压段，把气流的动能转化为压力能，气流的速度逐渐减小，压力逐渐增大，在扩压段末端形成高压气流，高压气流进入分离装置进行气固分离。分离后高压气流经引射通道引射至收缩段砂尘喷口内负压区。引射通道内部设置电加热器和水冷装置，试验段内温度传感器和室外控制器对引射气流进行闭环调节，从而达到调节试验仓内砂尘环境温度的目的。收缩段喷口内设置钝体用于加强气固混合，形成均勻气固两相流碰撞试验段试件。本发明的原理是本发明首先砂尘喷口内采用节流喷管结构，砂尘料与压气机出口气流混合形成的高压砂尘料气固两相流经过节流喷管喷射，实现加料，在砂尘喷口内节流喷管外部形成负压；其次采用试验段出口布置变截面扩压段，扩压段结构使得从试验段流出的砂尘气固两相流，动能转化为压力能，提高了气流的压力，再利用这种高压气流通过引射通道引射至砂尘喷口内负压区，引射通道内设置的水冷装置和电加热器实现调温功能。控制器根据试验段内砂尘环境的温度变化发出动作指令，电加热器的电功功率和水冷装置循环水的流量依据动作指令对砂尘环境温度进行闭环调节。根据本发明的一个方面，提供了一种用于砂尘环境试验装置的引射加料调温系统，所述砂尘环境试验装置包括收缩段；试验段；扩压段；设置在扩压段的下游的分离装置；砂/尘输料通道；节流喷管，节流喷管与砂尘输料通道连接；设置在所述收缩段的砂尘喷口，砂尘喷口与节流喷管导通；其特征在于包括引射通道，所述引射通道的第一端与分离装置的下游连通，所述引射通道的第二端与砂尘喷口连通。本发明的优点1)试验段出口设置了变截面扩压段，调温系统利用引射通道把扩压段末端分离装置出口和收缩段砂尘喷口导通，两端的高低压差为气流流动提供动力，引射加料调温系统不仅去掉了现有砂尘试验装置中的调温抽气小风机，构造简单，运行维护更加方便，而且降低了系统的能耗，改善了试验装置的整体性能；2)内置电加热器和水冷装置的引射通道连接到砂尘喷口内的负压区，这样可以在砂尘料喷入风道前进行温度调节，确保试验段砂尘环境温度满足试验要求，控制器和温度传感器闭环控制，提高了温度系统的调节精度；幻试验用砂尘料依靠压气机高压气流驱动，经砂尘喷口内节流喷管喷射， 在喷口内钝体的尾迹区形成回流旋涡，回流旋涡有助于加强气固两相混合，提高试验段内砂尘环境两相流的均勻度，从而改善试验段气流品质，提高试验的质量。
图1是本发明引射加料调温系统的连接关系示意图。图2是本发明收缩段砂尘喷口结构剖视图。
图3是本发明引射调温系统的控制流程图。
图中1.压气机101.减压阀102.输料通道
2.砂尘喷口201.节流喷管202.钝体
3.吹砂通道301.吹砂风阀302.吹砂混合器
4.吹尘通道401.吹尘风阀402.吹尘混合器
5.引射通道501.电加热器502.水冷装置
503.温度信号线504.控制器6.收缩段
7.试验段8.扩压段9.分离装置
具体实施例方式根据附图，对本发明的详细描述如下在本发明中，为了节能，调高效率，砂尘环境试验装置对现有的加料系统和调温系统结构进行了改进，取消了调温抽气小风机，采用引射加料调温系统。图1是根据本发明的一个实施例的引射加料调温系统的连接关系示意图，图1中箭头指示气流流动方向。如图ι所示，收缩段6内周向对称布置砂尘喷口 2，输料通道102 经节流喷管201、砂尘喷口 2与收缩段6导通，引射通道5经砂尘喷口 2与收缩段6导通。 本实施例的砂尘环境试验装置中，试验段7内壁上设置有温度传感器T，试验段7出口设置有变截面扩压段8。引射通道5内安装有电加热器501和水冷装置502 ；吹砂通道3上设有吹砂风阀 301和吹砂混合器302，吹尘通道4上设有吹尘风阀401和吹尘混合器402。本实施例的砂尘环境试验装置的加料系统包括压气机1、减压阀101、输料通道 102、砂尘喷口 2、节流喷管201、吹砂通道3、吹砂风阀301、吹砂混合器302、吹尘通道4、吹尘风阀401、及吹尘混合器402。在所述的砂尘环境试验装置的加料系统中，压气机1从室外大气抽气，气流经减压阀101与砂尘料，在吹砂混合器302或吹尘混合器402内混合，混合后高压气固两相流经输料通道102和砂尘喷口 2，喷入砂尘试验装置的收缩段6，实现加料。吹砂试验时关闭吹尘风阀401，吹尘试验时关闭吹砂风阀301。图2是根据本发明的一个实施例的收缩段砂尘喷口结构剖视图，图2中箭头指示气流流动方向。如图2所示，砂尘喷口 2内设置节流喷管201，输料通道102的高压气固两相流经节流喷管201出口喷射，在节流喷管201外侧温度降低，压力减小，形成负压区。本发明试验装置的砂尘喷口内，节流喷管出口布置钝体202，喷射的砂尘气固两相流流经钝体202后，在钝体202的尾迹区形成回流旋涡，回流旋涡加强气固的混合，形成均勻的气固两相流经收缩段6进入试验段7。参照图1、图3，对所述实施例的砂尘环境试验装置的引射调温系统的工作过程进行详细说明。本实施例的砂尘环境试验装置的引射调温系统包括引射通道5、电加热器501、水冷装置502、温度信号线503、控制器504。根据图1所示的实施例的砂尘试验装置的调温系统中，试验段7出口气固两相流经扩压段8后，速度降低，压力升高，形成的高压流进入分离装置9分离。分离装置9的下游与引射通道5连接，引射通道5另一端与砂尘喷口 2内负压区导通，实现气流引射，引射通道5内安装的电加热器501和水冷装置502实现对引射通道5内引射气流温度调节。进入砂尘喷口 2内负压区的引射气流对砂尘喷口 2内的气固两相流进行调温，调温后的气固两相流进入试验装置试验段7，从而实现引射调温。图3是根据本发明的一个实施例的砂尘环境试验装置引射调温系统的调温流程图。如图3所示，试验开始时，首先启动砂尘环境试验装置的主风机(未显示)，气流在试验装置内循环流动，同时启动引射通道内电加热器501和水冷装置502对风道砂尘喷口 2内砂尘温度进行调节，调温后的气固两相流进入试验装置试验段7 ；然后，试验装置试验段内壁上的温度传感器T对试验段内砂尘环境温度进行测量；接着，测量所得温度信号经温度信号线503传递给电加热器501和水冷装置502的控制器504，控制器504控制调节电加热器501的电功功率和水冷装置502的冷却循环水流量。如图3所示，根据本发明的一个实施例的试验装置中的引射调温系统的控制器 504对温度传感器T所测的温度信号与试验所需温度进行比较判断。当温度等于试验所需值时，控制器504发出系统动作指令，保持电加热器501电功率和水冷装置502冷却循环水流量不变；当温度不等于试验所需值时，判断温度是否高于试验所需值，若高于试验所需温度值，控制器504发出动作指令，调温系统减小电加热器501电功率，增加水冷装置502冷却循环水流量；若温度低于试验所需值时，控制器504发出动作指令，提高电加热器501电功率，减小水冷装置502冷却循环水流量。整个调温系统闭环控制调节，当调温系统根据控制器504发出的调温信号进行动作，调节动作后，试验段1内壁上的温度传感器T继续对试验段1内温度进行测量，测得的温度信号从温度信号线503传递给控制器504，控制器504 继续对温度信号与试验所需值比较判断发出动作指令，调温系统继续进行动作，如此循环往复，直至砂尘环境试验温度值满足试验要求。该引射调温系统结构简单，能量损耗低，便于实现对试验段7内砂尘环境温度的可靠调节，以满足砂尘环境试验时所需的温度条件。本发明砂尘环境试验装置对现有的加料系统和调温系统结构进行了改进，该系统取消了现有砂尘试验装置中的调温抽气小风机，采用引射加料调温系统。压气机从室外大气抽气，气流经减压阀减压与砂尘料混合，形成高压气固两相流，以气力输送方式经收缩段砂尘喷口喷入风道，实现加料，并在砂尘喷口内形成负压；试验段出口两相流经扩压段，压力升高，高压气流经砂尘分离装置分离，分离后高压气流经引射通道至砂尘喷口内负压区， 实现气流引射，引射通道内设置电加热器和水冷装置实现调温，从而实现了气固两相流在进入风道前进行温度的调节。砂尘喷口内钝体用于提高砂尘气固两相均勻度。温度传感器与控制器对砂尘环境实现温度闭环控制，从而有效的调节了风道试验段内的砂尘环境。
权利要求
1.用于砂尘环境试验装置的引射加料调温系统，所述砂尘环境试验装置包括 收缩段(6)；试验段(7)； 扩压段⑶；设置在扩压段(8)的下游的分离装置(9)； 砂/尘输料通道(102)，设置在所述收缩段(6)的砂尘喷口 O)，砂尘喷口( 与砂/尘输料通道(10 相连， 其特征在于包括引射通道(5)，所述引射通道(5)的第一端与分离装置(9)的下游连通，所述引射通道 (5)的第二端与砂尘喷口(2)连通。
2.根据权利要求1的引射加料调温系统，其特征在于进一步包括节流喷管001)，所述输料通道(10 经节流喷管O01)与砂尘喷口( 导通，砂尘喷口⑵与收缩段(6)导通。
3.根据权利要求2的引射加料调温系统，其特征在于砂尘料经节流喷管O01)喷射，在砂尘喷口( 内形成负压区，所述引射通道( 的第二端该负压区连通。
4.根据权利要求1的引射加料调温系统，其特征在于在所述引射通道(5)内设置有加热器(501)和水冷装置(502)。
5.根据权利要求3的引射加料调温系统，其特征在于进一步包括设置在节流喷管(201)的出口处的钝体O02)，从而使经节流喷管(201)喷射的砂尘气固两相流流经钝体(20 后，在钝体Q02)的尾迹区形成回流旋涡。
全文摘要
本发明公开了砂尘环境试验装置的一种引射加料调温系统，包括风道、砂尘喷口、控制器、电加热器、水冷装置、压气机、吹砂/尘混合器以及连接通道。砂尘料与压气机出口气流在吹砂/尘混合器内混合，形成高压气固两相流，经砂尘喷口内节流喷管喷射进入风道，实现加料，砂尘喷口内形成负压。试验段出口两相流经扩压段后，压力增大，高压气流进入分离装置，分离后高压气流经内置电加热器和水冷装置的引射通道引射至砂尘喷口内负压区，实现引射调温。砂尘喷口内设置钝体，用于提高砂尘气固两相均匀度。温度传感器与控制器可实现试验装置内砂尘环境温度的闭环调节。本发明引射加料调温系统结构简单，加料方便，可靠调温，改善气流品质，降低能源损耗。
文档编号G01M99/00GK102207429SQ20111008698
公开日2011年10月5日 申请日期2011年4月7日 优先权日2011年4月7日
发明者张红生, 李明敏, 李运泽, 洪庆, 王为术, 王浚 申请人:北京航空航天大学, 华北水利水电学院