一种两相流体回路冻结失效试验方法

摘要

本发明公开了一种两相流体回路冻结失效试验方法。使用本发明能够对两相流体回路在超过工质冷凝温度环境下的失效状态进行测试，并分析冻结对两相流体回路传热性能的影响。本发明首先设计了一套试验装置，通过控制模拟热源和散热板的温度控制两相流体回路的工作温度，设计试验方法，对两相流体回路冻结失效性能进行测试。其中，温度传感器的布置有利于观察两相流体回路中氨工质的状态，查看两相流体回路中的各部件是否满足温度要求，同时还可以查看两相流体回路是否达到平衡。

主权项

一种两相流体回路冻结失效试验方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1，设计试验装置：所述试验装置包括散热板(11)、控温加热器、多层隔热组件、温度传感器、模拟热源(15)和回路支架(17)；其中，散热板(11)通过隔热垫隔热安装在回路支架(17)的上部；两相流体回路的冷凝管路(3)埋在散热板(11)中，两相流体回路的储液器(4)半埋在散热板(11)中；两相流体回路中的蒸发器(1)隔热安装在回路支架(17)的下部；控温加热器安装在两相流体回路的蒸汽管路(2)、储液器(4)、控制阀(5)和液体管路(6)上；温度传感器安装在两相流体回路的蒸发器(1)、蒸汽管路(2)、冷凝管路(3)、储液器(4)、控制阀(5)和液体管路(6)、模拟热源(15)以及散热板(11)边缘区域上；多层隔热组件包裹在蒸汽管路(2)、储液器(4)、控制阀(5)和液体管路(6)上；模拟热源(15)为RHU同位素电模拟热源，固定安装在蒸发器(1)内；安装为散热板(11)提供工作温度的散热板加热器，所述散热板加热器为安装在散热板外侧空间的红外加热器(16)或者粘贴在散热板上的加热片；步骤2，将回路支架(17)放入真空仓(10)中，抽真空，使得真空度小于2×10^‑3Pa，设置储液器(4)、控制阀(5)、液体管路(6)和蒸气管路(2)上的控温加热器为自控状态，自控门限为‑70℃；设置散热板加热器的自控门限为‑70℃；步骤3，向真空仓(10)的热沉通液氮，降低真空仓温度至‑150℃；将储液器的温度降至‑60℃，且达到两相流体回路工况平衡；所述工况平衡为储液器温度在半小时维持不变或单调变化小于1℃/h；储液器的温度即为两相流体回路的工作温度；步骤4，极限传热能力测试：开启模拟热源，按照一定的步长增加模拟热源的加热功率，在每次增加模拟热源的加热功率的同时减小散热板加热器的加热功率，使储液器的温度维持在T₁，‑60℃≤T₁≤‑70℃，且达到两相流体回路工况平衡，直至散热板加热器的加热功率为零或者因蒸发器的温度突升导致无法维持工况平衡，散热板加热器的加热功率为零时或者蒸发器的温度突升前一平衡时刻的模拟热源的加热功率即为T₁工作温度下两相流体回路的极限传热能力；步骤5，冻结：关闭散热板加热器和模拟热源加热器，等待各测点的温度降到‑90℃以下，并维持一段时间，使两相流体回路充分冻结；步骤6，解冻：先开启并增大散热板加热功率，使冷凝管路的温度升高至工质凝固点以上，然后开启储液器、液体管路、控制阀、蒸汽管路的控温加热器和模拟热源，使储液器、液体管路、控制阀、蒸汽管路、蒸发器均匀升温至工质凝固点以上；步骤7，维持储液器温度为T₁，依照步骤4的方法获得解冻后两相流体回路在T₁工作温度时的极限传热能力，并与步骤3获得的同样工作温度下的极限传热能力进行比较，如果传热能力偏差小于10％，说明冻结失效解冻后不影响两相流体回路的传热性能；如果传热能力偏差大于10％，说明冻结失效解冻过程对两相回路具有一定的损害。