CN107893981B - 太阳模拟器用风冷冷却系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种太阳模拟器用风冷冷却系统，包括风机、管道截止阀、补气阀、放气阀、过滤器，过滤器与风机之间通过管路设置表冷器，从而形成完整的风冷回路；其中，试验前期通过补气阀和放气阀对系统内的空气进行置换，避免空气中的氧气在太阳模拟器工作时产生臭氧，冷却气体经过风机加压后进入太阳模拟器，对氙灯单元冷却后经灯室出口排出，后经表冷器再次冷却循环利用；本发明在冷却太阳模拟器工作时所产生热量的同时，避免臭氧的产生，保证人员和环境的安全。
Description
技术领域
本发明属于航天器试验技术领域，具体而言，本发明涉及一种太阳模拟器用风冷冷却系统。
背景技术
空间环模设备中，对空间外热流的模拟通常有两种方法：红外模拟方法和太阳模拟方法。太阳模拟法是通过太阳模拟器模拟太阳辐射在卫星上产生的光谱能量效应和热效应，这种方法没有引入任何近似或假设，因此试验结果直观可靠，可用于外形复杂和表面光学性质变化大的卫星。太阳模拟器用于模拟太阳光的关键部件是氙灯单元，工作时氙灯单元会产生大量热，需要一种冷却系统将氙灯表面产生的热量带走。常规空气冷却受氙灯单元的影响，空气中的部分氧气会转化为臭氧，对人体和环境有害。因此需要设计一种风冷冷却系统，能够将氙灯单元产生热量带走的同时，避免臭氧的产生，保证人员和环境的安全。
发明内容
基于此，本发明的目的在于提供一种太阳模拟器用风冷冷却系统，该风冷冷却系统能够用于太阳模拟器的氙灯单元的冷却，在太阳模拟器工作时，很好地将氙灯单元产生的热量带走，避免了臭氧的产生。
本发明通过如下的技术方案加以实现：
针对太阳模拟器工作时氙灯单元的冷却要求，本发明的太阳模拟器用风冷冷却系统，包括与太阳能模拟器灯室入口通过管路连通的风机、与太阳能模拟器灯室出口通过管道截止阀进行管路连通的过滤器，过滤器与风机之间通过管路设置表冷器22，从而形成完整的风冷回路；其中，灯室出口与管道截止阀之间设置放气阀26，管道截止阀与过滤器之间设置补气阀，风机的出气口和进气口分别设置压力测点P1和P2，灯室入口和灯室出口处分别设置温度测点T1和T2，灯室出口处和管路上还分别设置有氧浓度测点O2和流量测点F。
其中，在试验前期，对系统内的空气进行氮气置换，关闭管道截止阀，开补气阀和放气阀，启动风机，氮气由补气阀进入系统，经过风机加压后，进入太阳模拟器，并通过放气阀排至室外环境，系统内的空气逐渐被氮气置换，当氧浓度测点O2低于一定值时，完成置换。
进一步地，置换完成后，开管道截止阀，关补气阀和放气阀，系统形成闭式循环。
其中，风机用于提供氮气在系统内循环的动力，低温氮气通过灯室进口进入太阳模拟器中，与氙灯单元进行换热，温度升高，通过灯室出口离开太阳模拟器。
其中，过滤器用于过滤氮气中的杂质避免对风冷系统和太阳模拟器内的部件造成污染。
其中，表冷器内通冷却水，用于冷却从太阳模拟器出来的高温氮气，冷却后的氮气通过风机再次进入太阳模拟器，形成闭式循环。
本发明的冷却系统在太阳模拟器工作时，很好地将氙灯单元产生的热量带走，避免了臭氧的产生，保证人员和环境的安全。
附图说明
图1为本发明中的太阳模拟器结构示意图。
其中，1为太阳模拟器；11为灯室入口；12为氙灯单元；13为灯室出口。
图2为太阳模拟器用风冷冷却系统流程图。
其中，1为太阳模拟器；2为风冷冷却系统；21为风机；22为表冷器；23为过滤器；24为补气阀；25为管道截止阀；26为放气阀。
具体实施方式
以下参照附图对本发明的具体实施方式进行举例说明，这些具体实施方式仅仅是示例性的，并不旨在对本发明的保护范围进行任何限制。
参见图1，图1显示了本发明的太阳模拟器结构示意图，本发明中的太阳模拟器结构，包括：灯室入口11、氙灯单元12和灯室出口13，灯室入口11外可连通风冷冷却系统2，来自风冷冷却系统2的低温氮气通过灯室入口11进入太阳模拟器1，将氙灯单元12的热量带走后，通过灯室出口13离开太阳模拟器1。
本发明的风冷冷却系统如图2所示，该风冷冷却系统包括：风机21、表冷器22、过滤器23、补气阀24、管道截止阀25、放气阀26和温度测点T1和T2、压力测点P1和P2、流量测点F、氧浓度测点O2，风机21与太阳能模拟器1的灯室入口11通过管路连通，过滤器23通过管道截止阀25与太阳能模拟器1的灯室出口13管路连通，过滤器23与风机21之间通过管路设置表冷器22，从而形成完整的风冷回路；其中，灯室出口13与管道截止阀25之间设置放气阀26，管道截止阀25与过滤器23之间设置补气阀24，风机21的出气口和进气口分别设置压力测点P1和P2，灯室入口11和灯室出口13处分别设置温度测点T1和T2，灯室出口处和管路上还分别设置有氧浓度测点O2和流量测点F。在试验前期，需对系统内的空气进行氮气置换。关闭管道截止阀25，开补气阀24和放气阀26，启动风机21，氮气由补气阀24进入系统，经过风机21加压后，进入太阳模拟器1，并通过放气阀26排至室外环境。系统内的空气逐渐被氮气置换，当氧浓度测点O21低于一定值时，可认为完成置换。
完成氮气置换后，风冷系统2切换至闭式循环。开管道截止阀25，关补气阀24和放气阀26。风机21用于提供氮气在系统内循环的动力，低温氮气通过灯室进口11进入太阳模拟器1中，与氙灯单元12进行换热，温度升高，通过灯室出口13离开太阳模拟器1，过滤器23用于过滤氮气中的杂质避免对风冷系统2和太阳模拟器1内的部件造成污染，表冷器22内通冷却水，用于冷却从太阳模拟器1出来的高温氮气，冷却后的氮气通过风机21再次进入太阳模拟器1，形成闭式循环。
系统闭式运行时，当系统内压力P1和P2降低，可以通过打开补气阀24向系统内补充氮气，补气完成后关闭补气阀24。当系统内压力P1和P2过高，可以通过打开放气阀26向通风室外环境放气，完成放气后关闭放气阀26。
放气阀26后的放气管道接到室外通风环境中。
压力测点P1和P2、流量测点F用于监测风机21运行参数，T1和T2用于监测太阳模拟器1进出口氮气温度，上述参数出现异常时需进行报警提示，必要时需要将氙灯单元12断电，避免由于热量过高造成损坏。
为防止系统内氮气泄漏至系统外，造成氧浓度减少导致操作人员缺氧危险，系统的管道和部件必须保证无泄漏。在系统周围设置氧浓度测点O22，当系统由于故障发生泄漏时，检测环境中的氧浓度，避免人员进入造成窒息。
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。
Claims (6)
1.太阳模拟器用风冷冷却系统，包括与太阳能模拟器灯室入口通过管路连通的风机、与太阳能模拟器灯室出口通过管道截止阀进行管路连通的过滤器，过滤器与风机之间通过管路设置表冷器，从而形成完整的风冷回路；其中，灯室出口与管道截止阀之间设置放气阀，管道截止阀与过滤器之间设置补气阀，风机的出气口和进气口分别设置压力测点P1和P2，灯室入口和灯室出口处分别设置温度测点T1和T2，灯室出口处和管路上还分别设置有氧浓度测点O2和流量测点F，置换完成后，开管道截止阀，关补气阀和放气阀，系统形成闭式循环，其中，表冷器内通冷却水，用于冷却从太阳模拟器出来的高温氮气，冷却后的氮气通过风机再次进入太阳模拟器，形成闭式循环。
2.如权利要求1所述的风冷冷却系统，其中，在试验前期，对系统内的空气进行氮气置换，关闭管道截止阀，开补气阀和放气阀，启动风机，氮气由补气阀进入系统，经过风机加压后，进入太阳模拟器，并通过放气阀排至室外环境，系统内的空气逐渐被氮气置换。
3.如权利要求1所述的风冷冷却系统，其中，风机用于提供氮气在系统内循环的动力，低温氮气通过灯室进口进入太阳模拟器中，与氙灯单元进行换热，温度升高，通过灯室出口离开太阳模拟器。
4.如权利要求1所述的风冷冷却系统，其中，过滤器用于过滤氮气中的杂质避免对风冷系统和太阳模拟器内的部件造成污染。
5.如权利要求1所述的风冷冷却系统，其中，风机为一台或多台，同时工作或者预留备份。
6.如权利要求1所述的风冷冷却系统，其中，用于监测氧浓度的传感器为一台或多台。
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