[发明专利]一种机械泵驱动两相流体回路寿命加速试验系统及方法

说明书

本发明公开一种机械泵驱动两相流体回路寿命加速试验系统及方法，该方法通过模拟机械泵驱动两相流体回路在待测对象工作期间内开机及关机的运行过程，通过加速试验方法检测机械泵驱动两相流体回路在寿命期间内是否有效；同时测试机械泵驱动两相流体回路在待测对象开机运行期间，蒸发器的温度变化，判断机械泵驱动两相流体回路是否满足器件热控的要求。

技术领域

本发明涉及一种机械泵驱动两相流体回路寿命加速试验方法，属于航天热控领域。

背景技术

随着航天遥感技术的不断发展，光学遥感器对其核心器件(如CCD组件或CMOS组件)的温度要求越来越高，需要采用机械泵驱动两相流体回路技术进行热控设计。机械泵驱动两相流体回路的系统组成如图1所示。包括机械泵、储液器、换热器、预热器、蒸发器、冷凝器以及连接管路等；其中储液器在机械泵驱动两相流体回路系统中起着控制系统温度，调节主回路和储液器之间的流体分布以及在微重力条件下进行气液流体管理的作用。工质在储液器和蒸发器内为饱和态，这两个部件内部的饱和温度和压力基本相等。

光学遥感器核心器件为周期性工作模式。遥感相机成像时，核心器件开始工作，其工作产生的热量需要通过机械泵驱动两相流体回路带走，在此期间机械泵驱动两相流体回路的；遥感相机不成像时，核心器件不工作，在此过程中需要对核心器件进行保温设计。为确保相机成像指标满足要求，需要核心器件在工作时温度保持恒定，即机械泵驱动两相流体回路需要为核心器件的工作提供一个稳定的工作边界。为快速验证机械泵驱动两相流体回路长寿命的工作性能，需在地面开展寿命加速试验，验证机械泵驱动两相流体回路是否满足在轨工作八年的寿命要求，以及在寿命期间机械泵驱动两相流体回路的控温性能是否满足设计要求。

发明内容

本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供了一种机械泵驱动两相流体回路寿命加速试验方法，能够有效模拟机械泵驱动两相流体回路在寿命期间周期性工作模式下的工作性能，以保证其在轨长期应用过程中的可靠性。

本发明的技术解决方案是：

一种机械泵驱动两相流体回路寿命加速试验系统，包括：机械泵、换热器、预热器、蒸发器组件、冷凝器、储液器、过滤器、保温装置、加热回路、控温回路、制冷机组、流量计、绝对压力传感器、压差传感器、温度传感器以及测控设备；

两相流体回路通过机械泵产生动力驱动工质在回路内循环流动，机械泵出口的液相工质经换热器与高温工质进行热量交换，再经预热器加热至两相饱和态，随后进入蒸发器组件吸收加热回路产生的热量，吸收热量后的工质进入冷凝器中将热量排散给制冷机，并通过制冷机将热量排散至环境中，最后工质从两相态恢复至液态并经储液器、过滤器再次进入机械泵，完成一个循环；

保温装置为采用低导热系数材料的腔室结构，用于降低外界环境对机械泵温度扰动的影响；加热回路布置于模拟热源外表面，用于待测对象发热量的模拟，并通过测控设备控制实现加热回路的通断，从而实现待测对象周期性工作的模拟；控温回路布置于储液器外表面，用于为储液器控温，并通过测控设备进行温度控点的调整，从而实现待测对象不同工作点的调整；制冷机组与冷凝器导热连接，用于为两相流体回路系统运行提供热沉边界，并通过测控设备实现温度边界的调整，从而冷凝器温度变化的模拟；流量计位于机械泵下游，用于获取两相流体回路系统的流量，并通过流量变化值分析机械泵工作性能是否满足要求；绝对压力传感器位于储液器上游，用于获取系统绝对压力的数值，并通过该数值的变化分析系统控温点是否正常以及储液器内工质余量是否满足要求；压差传感器布置于机械泵的上游和下游，用于获取系统的压差，并通过压差变化值分析机械泵工作性能是否满足要求。

进一步的，所述通过流量变化值分析机械泵工作性能是否满足要求，具体为：实时流量在区间内时，式中为初始流量，机械泵工作性能满足要求，反之则不满足。