重力驱动两相流体回路寿命试验方法
【专利摘要】本发明公开一种重力驱动两相流体回路寿命试验方法，该方法通过模拟重力驱动两相流体回路在寿命期间内月昼及月夜的运行过程，检测重力驱动两相流体回路在寿命期间是否有效；同时测试重力驱动两相流体回路在月夜运行期间，蒸发器与储液器温差的计算，判断该两相流体回路在寿命期间是否满足探测器热控的要求。
【专利说明】重力驱动两相流体回路寿命试验方法
【技术领域】
[0001]发明涉及一种寿命试验方法，具体涉及一种重力驱动两相流体回路寿命试验方法，属于航天器热控制【技术领域】。
【背景技术】
[0002]在月球(或行星)着陆探测活动中，由于月球表面昼夜温差大、探测器月夜期间无电能，为解决探测器月夜生存的难题，采用同位素核热源+重力驱动两相流体回路的热控设计方案，重力驱动两相流体回路的系统组成如图1所示，包括蒸发器31、蒸汽管路32、冷凝管路33、储液器34以及液体管路36等；其中储液器34通过液体管路36与蒸发器31相连，蒸发器31通过蒸汽管路32与冷凝管路33相连，冷凝管路33与储液器34相连；在所述液体管路36上设置有控制阀35。
[0003]月昼期间，重力驱动两相流体回路不运行，蒸发器温度高达250°C?260°C，其内部氨分解产生不凝气体氮气和氢气；月夜期间，重力驱动两相流体回路运行，随着工质的循环流动，不凝气体逐渐聚集在储液器的气空间，形成分压力，导致氨在蒸发器中相变温度升高，重力驱动两相流体回路向探测器传递热量减小，不利于探测器的热控设计。为模拟寿命期间氨分解产生氮气和氢气的过程，需在地面开展寿命试验，验证两相流体回路是否满足在轨工作一年Q2个月昼和12个月夜)的寿命要求，以及在寿命期间两相流体回路的传热性能是否满足设计要求。
【发明内容】
[0004]有鉴于此，本发明提供一种重力驱动两相流体回路寿命试验方法，采用该方法能够有效模拟重力驱动两相流体回路在寿命期间氨分解产生氮气和氢气的过程，以保证其在月球探测过程的可靠性。
[0005]所述重力驱动两相流体回路包括蒸发器、蒸汽管路、冷凝管路、储液器以及液体管路，其中储液器通过液体管路与蒸发器相连，蒸发器通过蒸汽管路与冷凝管路相连，冷凝管路与储液器相连；在所述液体管路上设置有控制阀。
[0006]该寿命试验方法用于验证重力驱动两相流体回路是否满足设定的在轨工作的寿命要求，以及在该寿命期间重力两相流体回路的传热性能是否满足设计要求。具体为:
[0007]步骤一:通过热分析确定重力驱动两相流体回路中蒸发器、蒸气管路、冷凝管路以及储液器的温度在一个月昼期间内随时间的变化趋势；通过热分析确定重力驱动两相流体回路在一个月夜期间传递的最大功率和月面的工作温度。
[0008]步骤二:关闭重力驱动两相流体回路的控制阀，阻断重力驱动两相流体回路的运行。
[0009]步骤三:重力驱动两相流体回路月昼运行过程的模拟:
[0010]分别对蒸发器、蒸气管路、冷凝管路和储液器进行加热控温，其中对冷凝管路的加热控温过程为:首先依据步骤一中所确定的冷凝管路的温度在一个月昼期间内随时间的变化趋势，确定冷凝管路的加热目标温度；然后依据该加热目标温度设置冷凝管路的加热目标温度区间；在对冷凝管路进行加热的过程中，实时监测冷凝管路的温度，当冷凝管路的温度达到所设置的加热目标温度区间的上限后，停止对冷凝管路加热；当冷凝管路的温度降至所设置的加热目标温度区间的下限后，重新对冷凝管路进行加热；反复上述过程保证冷凝管路的温度始终处于所设置的加热目标温度区间内；
[0011]对蒸发器、蒸气管路和储液器的加热控温过程与对冷凝管路的加热控温过程相同；
[0012]步骤四:加热控温持续一个月昼后，停止对蒸发器、蒸气管路、冷凝管路以及储液器加热控温；待蒸发器、蒸气管路、冷凝管路以及储液器的温度降至室温后，开启控制阀；
[0013]步骤五:重力驱动两相流体回路月夜运行过程的模拟:
[0014]对蒸发器施加热功率，所施加的热功率大小与步骤一获得的重力驱动两相流体回路在一个月夜期间传递的最大功率一致；
[0015]对冷凝管路进行制冷，制冷目标温度使重力驱动两相流体回路的工作温度与步骤一获得的月夜期间重力驱动两相流体回路在月面的工作温度相同；依据制冷目标温度并设置制冷目标温度区间；在对冷凝管路进行制冷的过程中，实时监测冷凝管路的温度，当冷凝管路的温度达到所设置的制冷目标温度区间的下限后，停止制冷；当冷凝管路的温度上升至所设置的加热目标温度区间的上限后，重新对冷凝管路进行制冷；反复上述过程保证冷凝管路的温度始终处于所设置的制冷目标温度区间内；
[0016]步骤六:运行一个月夜后，停止对蒸发器施加热功率，并停止对冷凝管路制冷；
[0017]步骤七:重复步骤二至步骤六，重复次数与重力驱动两相流体回路所设定的在轨工作的寿命要求相同；若重复次数未达到所设定的在轨工作的寿命要求就出现故障，则表明重力驱动两相流体回路不能满足其在轨工作的寿命要求；若重复次数满足所设定的在轨工作的寿命要求，则进入步骤八；
[0018]步骤八:分析重力驱动两相流体回路的传热性能是否满足设计要求:
[0019]寿命试验结束后，判断蒸发器与储液器的温差是否在重力驱动两相流体回路允许的温差范围内；若在允许的温差范围内，则表明重力驱动两相流体回路的传热性能满足设计要求；反之则不满足。
[0020]作为本发明的一种优选方式:所述步骤三中，采用两条回路实现对蒸发器的加热控温，分别为基础加热回路和温控回路，其中基础加热回路对蒸发器持续加热，基础加热回路的输出功率Ql低于蒸发器维持其温度处于加热目标温度区间时所需的热量Q ;温控回路的输出功率为Q2，Q1+Q2大于Q ;在对蒸发器的温度进行实时监测的过程中，当蒸发器的温度达到所设置的加热目标温度区间的上限后，仅停止温控回路，而基础加热回路继续对蒸发器加热；当蒸发器的温度降至所设置的加热目标温度区间的下限后，重新开启温控回路。
[0021]作为本发明的一种优选方式:基础回路的输出功率Ql与蒸发器维持其温度处于加热目标温度区间时所需热量Q的差值为5W至1W ；Q1+Q2与Q的差值在5W以内。
[0022]作为本发明的一种优选方式:所述步骤三中，在对蒸发器、冷凝管路和储液器进行加热控温的过程中，实时监测储液器的温度，若储液器的温度达到设定值A，则停止加热控温；所述设定值A低于储液器的耐高温限值。
[0023]作为本发明的一种优选方式:所述步骤三中，在对重力驱动两相流体回路进行月昼运行过程的模拟时，若储液器的温度达到设定值B，则对冷凝管路进行制冷。
[0024]作为本发明的一种优选方式:所述步骤三中，在对重力驱动两相流体回路进行月昼运行过程的模拟时，若储液器的温度达到设定值B，对冷凝管路进行制冷；所述设定值B低于储液器的耐高温限值。
[0025]作为本发明的一种优选方式:所述设定值B高于设定值A 5°C到10°C。有益效果:
[0026]采用该试验方法能够有效模拟重力驱动两相流体回路在寿命期间氨分解产生氮气和氢气的过程，检测重力驱动两相流体回路在寿命期间是否有效，从而保证其在月球探测过程的可靠性。同时采用该试验方法能够测试重力驱动两相流体回路在月夜运行期间，蒸发器与储液器温差，判断该两相流体回路在寿命期间是否满足探测器热控的要求。
【专利附图】
【附图说明】
[0027]图1为重力驱动两相流体回路的系统组成示意图；
[0028]图2为重力驱动两相流体回路寿命试验装置示意图；
[0029]图3为该试验方法的流程图。
[0030]其中:1-蒸发器电模拟热源、2-直流稳压电源B、3_控温仪器A、4_温度反馈元件A、5-直流稳压电源A、6-熔断开关A、7-直流稳压电源C、8-薄膜电加热器B、9-控温仪器B、10-温度反馈元件B、11-熔断开关B、12-直流稳压电源D、13-薄膜电加热器C、14-控温仪器C、15-温度反馈元件C、16-熔断开关C、17-制冷机组、18-冷板、19-控温仪器E、20_温度反馈元件E、21-直流稳压电源E、22-薄膜电加热器D、23-控温仪器D、24_温度反馈元件D、25-温度采集设备、26-计算机、31-蒸发器、32-蒸气管路、33-冷凝管路、34-储液器、35-控制阀36-液体管路、37-丝网蒸发器
【具体实施方式】
[0031]下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。
[0032]本实施例提供一种重力驱动两相流体回路寿命试验方法，采用该方法能够有效模拟重力驱动两相流体回路在寿命期间氨分解产生氮气和氢气的过程，以保证其在月球探测过程的可靠性。
[0033]该寿命试验方法所采用的试验装置如图2所示，包括蒸发器加热控温回路、储液器加热控温回路、蒸气管路加热控温回路、冷凝管路加热控温回路、冷凝管路冷却保护模块以及温度数据收集存储模块。此外在进行寿命试验时，在重力驱动两相流体回路的蒸发器31、蒸气管路32、冷凝管路33、储液器34以及液体管路36外均包覆气凝胶等耐高温且不易燃的隔热材料。
[0034]所述蒸发器加热控温回路中采用蒸发器电模拟热源I模拟同位素核热源，通过对其施加电功率发热为蒸发器31提供热源，蒸发器电模拟热源I能够承受300°C以上的高温。蒸发器电模拟热源I与蒸发器的结构匹配，套装在蒸发器内部，与蒸发器31通过硅橡胶等耐高温导热填料安装在一起，以增强传热。
[0035]由于蒸发器电模拟热源I热容比较大且热扩散率较低，而蒸发器31维持250°C?260°C时所需热量Q会随环境温度的波动而变化，为降低蒸发器控温过程中温度产生较大波动，蒸发器加热控温回路中采用两条加热回路进行加热控温:其中一条加热回路包括直流稳压电源A5和加热导线，直流稳压电源A5按照恒电流的模式向蒸发器电模拟热源I输出电功率。该条加热回路为“基础”功率加热回路，通过直流稳压电源A5给蒸发器电模拟热源I施加一个持续稳定的“基础”电功率Q1，不进行控温，Ql的大小稍低于蒸发器31维持250°C?260°C时所需热量Q(差值为5W至10W)。另一条加热回路为温控回路，包括直流稳压电源B2、控温仪器A3、温度反馈元件A4和加热导线；其中直流稳压电源B2向蒸发器电模拟热源I施加一个“调峰”电功率Q2，保证Q1+Q2稍大于Q(差值一般在5W以内)，Q、Q1和Q2的大小通过试验确定，其中蒸发器31维持250°C?260°C时所需热量Q在室温20°C的环境下获取；由此确定的“调峰”电功率Q2相对于“基础”电功率Ql较小。温度反馈元件A4采用热电偶或铂电阻，粘贴在蒸发器31中的丝网蒸发器37上，用于检测蒸发器31的温度，并将检测的温度值反馈给控温仪器A3。控温仪器A3用于设置蒸发器31的目标温度，控温仪器A3能够按照上限、下限以及区间进行温度的控制设置。当温度反馈元件A4反馈的温度高于控温仪器A3设置的目标温度后，断开温控回路。由于“调峰”电功率Q2相对于“基础”电功率Ql较小，由此便可通过一个较小的电功率对蒸发器进行控温，能够避免采用一路较大功率加热时造成的温度波动。
[0036]此外，由于在重力驱动两相流体回路中，储液器34为易爆器件，当温度过高时容易发生爆炸，因此在“基础”功率加热回路中增加熔断开关A6，熔断开关A6粘贴在储液器34上。当储液器34温度超过熔断开关A6的熔断限值后，断开“基础”功率加热回路，防止寿命试验过程中由于控制阀失效突然开启(正常情况下控制阀处于关闭状态)，导致储液器34温度超限而发生爆破。
[0037]储液器加热控温回路包括直流稳压电源C7、薄膜电加热器B8、控温仪器B9、温度反馈元件BlO和熔断开关B11。其中直流稳压电源C7按照恒电流的模式向薄膜电加热器B8输出电功率；薄膜电加热器B8粘贴在储液器34上，用于对储液器34进行加热。温度反馈元件BlO采用热电偶或铂电阻，粘贴在储液器34上，用于检测储液器34的温度，并将检测的温度值反馈给控温仪器B9。控温仪器B9用于设置储液器34的目标温度，控温仪器B9能够按照上限、下限以及区间进行温度的控制设置。控温仪器B9依据温度反馈元件BlO反馈的储液器34温度，与其内部设置的目标温度进行比对，当温度反馈元件BlO反馈的温度高于控温仪器B9设置的目标温度后，断开储液器加热控温回路。同时在储液器加热控温回路中串联有熔断开关B11，熔断开关Bll粘贴在储液器34上，当储液器34温度超过熔断开关Bll的熔断限值后，断开储液器加热控温回路，防止寿命试验过程中控制阀失效突然开启后，储液器加热控温回路仍然持续对储液器34加热而引起储液器34爆破。
[0038]冷凝管路加热控温回路包括直流稳压电源D12、薄膜电加热器C13、控温仪器C14、温度反馈元件C15和熔断开关C16。其中直流稳压电源D12按照恒电流的模式向薄膜电加热器C13输出电功率；薄膜电加热器C13粘贴在冷凝管路33的一侧，用于对冷凝管路33进行加热。温度反馈元件C15采用热电偶或铂电阻，粘贴在冷凝管路33上，用于检测冷凝管路33的温度，并将检测的温度值反馈给控温仪器C14。控温仪器C14用于设置冷凝管路33的目标温度，控温仪器C14能够按照上限、下限以及区间进行温度的控制设置。控温仪器C14依据温度反馈元件C15反馈的冷凝管路33的温度，与其内部设置的目标温度进行比对，当温度反馈元件C15反馈的温度高于控温仪器C14设置的目标温度后，断开冷凝管路加热控温回路。同时在冷凝管路加热控温回路中串联有熔断开关C16，熔断开关C16粘贴在储液器34上，当储液器34温度超过熔断开关C16的熔断限值后，断开冷凝管路加热控温回路，防止寿命试验过程中控制阀失效突然开启后，冷凝管路加热控温回路仍然持续对冷凝管路33加热。
[0039]上述所有回路中熔断开关的熔断限值相同。
[0040]蒸气管路加热控温回路包括直流稳压电源E21、薄膜电加热器D22、控温仪器D23和温度反馈元件D24。其中直流稳压电源E21按照恒电流的模式向薄膜电加热器D22输出电功率r薄膜电加热器E22粘贴在蒸气管路32上，用于对蒸气管路32进行加热。温度反馈元件D24采用热电偶或铂电阻，粘贴在蒸气管路32上，用于检测蒸气管路32的温度，并将检测的温度值反馈给控温仪器D23。控温仪器D23用于设置蒸气管路32的目标温度，控温仪器D23能够按照上限、下限以及区间进行温度的控制设置。控温仪器D23依据温度反馈元件D24反馈的蒸气管路32的温度，与其内部设置的目标温度进行比对，当温度反馈元件D24反馈的温度高于控温仪器D23设置的目标温度后，断开蒸气管路加热控温回路。由于蒸汽管路控温过程中加载的功率比较小，即使寿命试验过程中控制阀失效突然开启，对储液器安全性造成的影响也可忽略，因此在蒸气管路加热控温回路中不设置熔断开关。
[0041]冷凝管路冷却保护模块包括制冷机组17、冷板18、控温仪器E19、温度反馈元件E20和冷却工质管路。其中制冷机组17由外部电源直接供电，制冷机组17对冷却工质进行制冷，制冷后的冷却工质通过冷却工质管路流向冷板18。冷板18粘贴在冷凝管路33上未粘贴薄膜电加热器C13的一侧。温度反馈元件E20采用热电偶或铂电阻，粘贴在储液器34上，用于检测储液器34的温度，并将检测的温度值反馈给控温仪器E19。控温仪器E19用于设置储液器34的目标温度，控温仪器E19能够按照上限、下限以及区间进行温度的控制设置。冷凝管路冷却保护模块在月夜模拟期间，通过制冷机组17控制冷却工质的温度，使两相流体回路的工作温度与月夜期间流体回路的运行温度相同。月昼模拟期间，正常不启动运行，当控制阀35失效导致储液器34温度升高到控温仪器E19设置的目标温度后，控温仪器开启制冷机组17，通过冷板18对冷凝管路33进行冷却，防止储液器34温度过高而爆破。控温仪器E19所设置的目标温度高于熔断开关的的熔断限值5°C至10°C。
[0042]温度数据收集存储模块包括温度传感器、温度采集设备25以及计算机26。其中温度传感器可采用热电偶以及铂电阻等，在试验过程中需重点监测丝网蒸发器37以及储液器34的温度，因此在丝网蒸发器37以及储液器34上布置多个温度测点。每根丝网蒸发器37沿高度方向均匀布置三个温度测点，沿储液器34沿高度方向均匀布局三个温度测点。试验件其余位置处测点的布局根据试验情况确定。丝网蒸发器37在月昼期间模拟过程中温度高达250°C?260°C，采用特殊研制的镍铬-镍硅K型热电偶，其绝缘线采用耐高温的聚酰亚胺薄膜，可承受300°C的高温，而普通的K型热电偶绝缘线无法承受250°C?260°C的高温。温度采集设备25采集上述所有温度传感器的测试数据，并将采集的数据发送给计算机26，计算机26对接收到的数据进行显示和存储。
[0043]采用该试验装置进行重力驱动两相流体回路寿命试验的过程为:
[0044]I)通过热分析确定重力驱动两相流体回路中蒸发器31、蒸气管路32、冷凝管路33以及储液器34的温度在一个月昼期间内随时间的变化趋势；以及重力驱动两相流体回路在一个月夜期间传递的最大功率和月夜期间月面的工作温度。
[0045]2)关闭重力驱动两相流体回路的控制阀35，阻断重力驱动两相流体回路的运行。
[0046]3)重力驱动两相流体回路月昼运行过程的模拟:
[0047]采用蒸发器加热控温回路对蒸发器31进行加热控温，采用蒸气管路加热控温回路对蒸气管路32进行加热控温，采用冷凝管路加热控温回路对冷凝管路33进行加热控温，采用储液器加热控温回路对储液器34进行加热控温。
[0048]其中蒸发器加热控温回路对蒸发器31进行加热控温的过程为:首先依据步骤I)中所确定的蒸发器31的温度在一个月昼期间内随时间的变化趋势，确定蒸发器31的目标温度；然后通过控温仪器A3设置目标温度区间；通过“基础”功率加热回路和温控回路分别对蒸发器31加热，加热过程中温度反馈元件A4实时监测蒸发器31的温度，当蒸发器31的温度达到所设置的目标温度区间的上限后，断开温控回路，仅由“基础”功率加热回路持续供热。由于“基础”功率加热回路输出的电功率低于蒸发器31维持其目标温度所需热量，此时蒸发器31的温度下降，当蒸发器31的温度降至所设置的目标温度区间的下限后，重新启动温控回路。反复上述过程保证蒸发器31的温度始终处于所设置的目标温度区间内。
[0049]蒸气管路加热控温回路、冷凝管路加热控温回路和储液器加热控温回路的控温过程相同，以冷凝管路加热控温回路为例:首先依据步骤I)中所确定的冷凝管路33的温度在一个月昼期间内随时间的变化趋势，确定冷凝管路33的加热目标温度；然后通过控温仪器C14设置冷凝管路33的加热目标温度区间；开启直流稳压电源D12通过薄膜电加热器C13对冷凝管路33进行加热。温度反馈元件C15实时监测冷凝管路33的温度，当冷凝管路33的温度达到所设置的加热目标温度区间的上限后，断开冷凝管路加热控温回路；此时冷凝管路33的温度下降，当冷凝管路33的温度降至所设置的加热目标温度区间的下限后，重新开启冷凝管路加热控温回路。反复上述过程保证冷凝管路33的温度始终处于所设置的加热目标温度区间内。
[0050]上述加热控温的持续时间为一个月昼，加热控温期间温度数据收集存储模块实时采集所布置的温度测点的温度数据，并将采集的温度数据发送给计算机。
[0051]4)加热控温持续一个月昼后，停止步骤3)中的所有加热控温回路，待蒸发器31、蒸气管路32、冷凝管路33以及储液器34的温度降至室温后，开启控制阀35。
[0052]5)重力驱动两相流体回路月夜运行过程的模拟:
[0053]开启蒸发器加热控温回路，对蒸发器31施加热功率，所施加的热功率大小与步骤一获得的重力驱动两相流体回路在一个月夜期间传递的最大功率一致。
[0054]同时开启冷凝管路冷却保护模块，即开启制冷机组17通过冷板18对冷凝管路33进行制冷，通过控温仪器E19设置冷凝管路33的制冷目标温度区间，冷凝管路33的制冷目标温度能够使重力驱动两相流体回路的工作温度与其在月面的工作温度相同。制冷期间温度反馈元件E20实时监测冷凝管路33的温度，当冷凝管路33的温度达到所设置的制冷目标温度区间的下限后，断开冷凝管路冷却保护模块，此时冷凝管路33的温度上升，当冷凝管路33的温度上升至所设置的目标温度区间的上限后，重新开启冷凝管路冷却保护模块。反复上述过程保证冷凝管路33的温度始终处于所设置的制冷目标温度区间内。
[0055]运行一个月夜后，关闭蒸发器加热控温回路和冷凝管路冷却保护模块。
[0056]6)重复步骤2)?5) 12次，该次数与重力驱动两相流体回路月面工作的寿命要求相同，即在轨工作一年(12个月昼和12个月夜)；若模拟次数不足12次就出现故障，则表明重力驱动两相流体回路不能满足其在轨工作一年的寿命要求；若模拟次数满足12次的要求，则进入步骤7);
[0057]7)分析重力驱动两相流体回路的传热性能是否满足寿命要求:
[0058]按照重力驱动两相流体回路不凝气体量的间接测试方法测试重力驱动两相流体回路寿命试验结束后生成的不凝气体量，然后按照不凝气体量对部分重力(月面为1/6重力)驱动两相流体回路影响分析方法分析重力驱动两相流体回路在月面工作的寿命末期蒸发器31与储液器34的温差，并与重力驱动两相流体回路允许的蒸发器31与储液器34的温差进行比对，判断重力驱动两相流体回路的传热性能是否满足在轨工作一年(12个月昼和12个月夜)的寿命要求。
[0059]综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.重力驱动两相流体回路寿命试验方法，所述重力驱动两相流体回路包括蒸发器、蒸汽管路、冷凝管路、储液器以及液体管路，其中储液器通过液体管路与蒸发器相连，蒸发器通过蒸汽管路与冷凝管路相连，冷凝管路与储液器相连；在所述液体管路上设置有控制阀； 其特征在于:该寿命试验方法用于验证重力驱动两相流体回路是否满足设定的在轨工作的寿命要求，以及在该寿命期间重力两相流体回路的传热性能是否满足设计要求；步骤一:通过热分析确定重力驱动两相流体回路中蒸发器、蒸气管路、冷凝管路以及储液器的温度在一个月昼期间内随时间的变化趋势；通过热分析确定重力驱动两相流体回路在一个月夜期间传递的最大功率和月面的工作温度； 步骤二:关闭重力驱动两相流体回路的控制阀，阻断重力驱动两相流体回路的运行； 步骤三:重力驱动两相流体回路月昼运行过程的模拟: 分别对蒸发器、蒸气管路、冷凝管路和储液器进行加热控温，其中对冷凝管路的加热控温过程为:首先依据步骤一中所确定的冷凝管路的温度在一个月昼期间内随时间的变化趋势，确定冷凝管路的加热目标温度；然后依据该加热目标温度设置冷凝管路的加热目标温度区间；在对冷凝管路进行加热的过程中，实时监测冷凝管路的温度，当冷凝管路的温度达到所设置的加热目标温度区间的上限后，停止对冷凝管路加热；当冷凝管路的温度降至所设置的加热目标温度区间的下限后，重新对冷凝管路进行加热；反复上述过程保证冷凝管路的温度始终处于所设置的加热目标温度区间内； 对蒸发器、蒸气管路和储液器的加热控温过程与对冷凝管路的加热控温过程相同；步骤四:加热控温持续一个月昼后，停止对蒸发器、蒸气管路、冷凝管路以及储液器加热控温；待蒸发器、蒸气管路、冷凝管路以及储液器的温度降至室温后，开启控制阀； 步骤五:重力驱动两相流体回路月夜运行过程的模拟: 对蒸发器施加热功率，所施加的热功率大小与步骤一获得的重力驱动两相流体回路在一个月夜期间传递的最大功率一致； 对冷凝管路进行制冷，制冷目标温度使重力驱动两相流体回路的工作温度与步骤一获得的月夜期间重力驱动两相流体回路在月面的工作温度相同；依据制冷目标温度并设置制冷目标温度区间；在对冷凝管路进行制冷的过程中，实时监测冷凝管路的温度，当冷凝管路的温度达到所设置的制冷目标温度区间的下限后，停止制冷；当冷凝管路的温度上升至所设置的加热目标温度区间的上限后，重新对冷凝管路进行制冷；反复上述过程保证冷凝管路的温度始终处于所设置的制冷目标温度区间内； 步骤六:运行一个月夜后，停止对蒸发器施加热功率，并停止对冷凝管路制冷； 步骤七:重复步骤二至步骤六，重复次数与重力驱动两相流体回路所设定的在轨工作的寿命要求相同；若重复次数未达到所设定的在轨工作的寿命要求就出现故障，则表明重力驱动两相流体回路不能满足其在轨工作的寿命要求；若重复次数满足所设定的在轨工作的寿命要求，则进入步骤八； 步骤八:分析重力驱动两相流体回路的传热性能是否满足设计要求: 寿命试验结束后，判断蒸发器与储液器的温差是否在重力驱动两相流体回路允许的温差范围内；若在允许的温差范围内，则表明重力驱动两相流体回路的传热性能满足设计要求；反之则不满足。
2.如权利要求1所述的重力驱动两相流体回路寿命试验方法，其特征在于，所述步骤三中，采用两条回路实现对蒸发器的加热控温，分别为基础加热回路和温控回路，其中基础加热回路对蒸发器持续加热，基础加热回路的输出功率Ql低于蒸发器维持其温度处于加热目标温度区间时所需的热量Q ;温控回路的输出功率为Q2，Q1+Q2大于Q ;在对蒸发器的温度进行实时监测的过程中，当蒸发器的温度达到所设置的加热目标温度区间的上限后，仅停止温控回路，而基础加热回路继续对蒸发器加热；当蒸发器的温度降至所设置的加热目标温度区间的下限后，重新开启温控回路。
3.如权利要求2所述的重力驱动两相流体回路寿命试验方法，其特征在于，基础回路的输出功率Ql与蒸发器维持其温度处于加热目标温度区间时所需热量Q的差值为5W至1ff ；Q1+Q2与Q的差值在5W以内。
4.如权利要求1所述的重力驱动两相流体回路寿命试验装置，其特征在于，所述步骤三中，在对蒸发器、冷凝管路和储液器进行加热控温的过程中，实时监测储液器的温度，若储液器的温度达到设定值A，则停止加热控温；所述设定值A低于储液器的耐高温限值。
5.如权利要求1所述的重力驱动两相流体回路寿命试验装置，其特征在于，所述步骤三中，在对重力驱动两相流体回路进行月昼运行过程的模拟时，若储液器的温度达到设定值B，则对冷凝管路进行制冷。
6.如权利要求4所述的重力驱动两相流体回路寿命试验装置，其特征在于，所述步骤三中，在对重力驱动两相流体回路进行月昼运行过程的模拟时，若储液器的温度达到设定值B，对冷凝管路进行制冷；所述设定值B低于储液器的耐高温限值。
7.如权利要求6所述的重力驱动两相流体回路寿命试验装置，其特征在于，所述设定值B高于设定值A 5°C到10 °C。
【文档编号】G01M99/00GK104483148SQ201410721042
【公开日】2015年4月1日 申请日期:2014年12月2日 优先权日:2014年12月2日
【发明者】苗建印, 王录, 张红星, 何江, 向艳超 申请人:北京空间飞行器总体设计部